鸭疫里默氏杆菌HmuY-like蛋白及其受体的发现与功能研究

R. anatipestifer is able to use hemin as an important iron source, however the hemin utilization mechanism is keep largely unknown. Through RNA-Seq and analysis, it was found that B739_1417, which encodes a HmuY-like protein, and B739_1416, which encodes a TonB dependent receptor were upregulated significantly in iron limited condition. Further study suggested that these two proteins were involved in hemin utilization from hemoglobin. In this study, the functions of B739_1416 and B739_1417 in hemin utilization from hemoglobin will be characterized using the methods of knockout, hemin utilization experiment, affinity assay and protein-protein interaction, as well as other methods related with molecular biology and biochemistry. Then, the B739_1416 is dependent on which TonB will be identified. Finally, the partial pathway of HmuY-like protein dependent hemin utilization will be solved. This study will be useful for further understanding hemin utilization and infection mechanism of R. anatipestifer.

鸭疫里默氏杆菌可以利用宿主的血红素作为一种重要的铁离子来源，然而该菌的血红素利用机制并不清楚。通过转录组测序和比较分析，我们发现鸭疫里默氏杆菌CH-1株B739_1417和B739_1416基因在铁离子限制性环境中明显上调。B739_1417和B739_1416基因分别编码HmuY-like蛋白和TonB依赖性的受体。进一步研究表明，这两种蛋白均参与了从血红蛋白获取血红素的过程。在此基础上，本研究拟通过基因敲除、血红素利用试验、亲和力测定、蛋白-蛋白相互作用等分子生物学和生物化学方法鉴定B739_1417和B739_1416从宿主血红蛋白获取血红素的作用机制。随后，本研究将鉴定B739_1416依赖于哪一种TonB蛋白发挥作用。根据以上研究结果，初步绘制出HmuY-like蛋白依赖的血红素利用的部分通路。本研究将为进一步揭示鸭疫里默氏杆菌血红素利用和感染机制奠定基础。

铁离子是绝大多数细菌生长繁殖所必需的营养元素，也是细菌致病所必需的。在宿主体内，绝大多数的血红素以血红蛋白的形式存在并且可成为一种重要的铁离子来源。鸭疫里默氏杆菌可以利用宿主的血红素作为一种重要的铁离子来源，然而该菌的血红素利用机制并不清楚。通过转录组测序和比较分析发现鸭疫里默氏杆菌CH-1株B739_1417和B739_1416基因在铁离子限制性环境中明显上调。B739_1417和B739_1416基因分别编码HmuY-like蛋白和TonB依赖性的受体。进一步研究表明，这两种蛋白均参与了从血红蛋白获取血红素的过程。本研究重新将B739_1417命名为RhuA，将B739_1416命名为RhuR。RhuA定位在鸭疫里默氏杆菌的外膜表面，重组的RhuA可以结合血红素但不能从血红蛋白夺取血红素，且氨基酸位点Y144, Y177, H149为RhuA结合血红素的关键位点。RhuR被鉴定为一种TonB2依赖性的受体，且RhuA依赖于RhuR而发挥作用。根据以上研究结果，初步绘制出HmuY-like蛋白依赖的血红素利用的部分通路。本研究将为进一步揭示鸭疫里默氏杆菌血红素利用和感染机制奠定基础。为进一步了解鸭疫里默氏杆菌对血红素吸收具有重要意义，同时也丰富了革兰氏阴性菌的血红素转运途径。