Irr和RirA基因对布鲁氏菌铁离子代谢的分子调控机制研究

Brucellosis is a zoonotic disease caused by the genus Brucella. It is widely popular in the world and affects the development of the healthy and sustainable livestock. Brucella is an intracellular parasitic bacteria, causing inflammation (arthritis, orchitis, endocarditis, etc.) and reproductive system disorders (such as abortion, infertility, etc.).The Study show that iron uptake system is important for Brucella virulence factor by the accurate iron regulation mechanism. Therefore, this study will constructe Brucella RIRA and IRR gene mutant strain and observe its phenotype and Virulence Variation in different concentrations of iron. The genes associated by RirA/Irr will be screened by CHIP-seq, and be verified function in the iron response. The sRNA and mRNA regulated by RirA and Irr were verificated through RNA-Seq. The target genes of regulated sRNA were predicted and identified through bioinformatics, and the regulatory pathway of iron uptake system was intensive studied.

布鲁氏菌病是一种由布鲁氏菌引起的严重威胁公共卫生安全的人畜共患传染病。目前研究表明，铁离子摄取系统是布鲁氏菌重要的毒力因子，在其致病过程中通过一套精准的铁应答机制调控铁的摄取，从而逃避宿主的“营养免疫”。RirA和Irr是布鲁氏菌重要的铁应答调节因子，然而其对铁应答的精确调控分子机理及其在致病过程中的功能作用目前仍不清楚。因此，本研究以RirA和Irr为切入点，利用细菌转录组学、比较蛋白质组学和CHIP-seq技术，筛选验证受RirA和Irr调控的基因与蛋白，并预测参与该过程的关键sRNA和mRNA分子以及其调控的作用靶点，深入研究RirA和Irr调控的铁应答通路；同时通过基因敲除技术研究RirA、Irr及其调控的关键分子在布鲁氏菌黏附入侵、胞内繁殖等致病过程中的功能作用，全面阐述铁调节因子Irr和RirA对布鲁氏菌铁应答的调控机制及其对布鲁氏菌致病性的影响。

布鲁氏菌病是一种严重危害公共卫生安全的人兽共患传染病。铁离子摄取系统作为布鲁氏菌重要的毒力因子，在其致病过程中通过一套精准的铁应答机制调控铁的摄取，从而逃避宿主的“营养免疫”。铁转录调节因子RirA和Irr是布鲁氏菌铁代谢的重要调控因子，阐明铁调节因子Irr和RirA对布鲁氏菌铁离子代谢的调控机制及其对布鲁氏菌致病性的影响，将为深入研究布鲁氏菌分子致病机制提供科学依据。因此本项目通过构建布鲁氏菌转录调节因子Irr和RirA基因缺失株，及其细胞和动物感染模型，证实铁转录调节因子Irr和RirA是布鲁氏菌重要的毒力因子，并明确了Irr和RirA参与布鲁氏菌铁应答的功能作用。通过转录组测序技术筛选获得887个受Irr和RirA调控的布鲁氏菌关键分子，其中直接参与铁代谢的基因17个；利用DAP-seq技术筛选获得7个Irr靶向基因，功能涉及自身代谢调控、脂多糖和外膜蛋白合成、T4SS分泌系统等过程。通过EMSA证实Rira、RS14525和BME-2为Irr直接调控靶基因。针对参与RirA和Irr调控铁代谢的关键基因铁蛋白Dps和IV型分泌系统进行研究，建立了基于铁蛋白Dps的具有较高特异性和灵敏性的布鲁氏菌病血清学间接ELISA检测方法，探索了IV型分泌系统的生物学功能，研究发现缺失IV型分泌系统VirB启动子可减弱细菌毒力并促进布鲁氏菌感染的细胞自噬和炎症反应，这为进一步系统阐述Irr和RirA基因调控布鲁氏菌铁离子代谢进而建立持续性感染的分子机制研究奠定了理论基础，也为布鲁氏菌病的防控提供了科学依据。