牙龈卟啉单胞菌酪氨酸激酶在牙周炎防治中的分子生物学机制研究

牙龈卟啉单胞菌（Porphyromonas gingivalis）是重要的牙周可疑致病菌，在牙周炎的发生和发展过程中发挥着重要的作用。本课题组前期研究发现P. g 33277菌株中，基因 PGN_1524所编码的蛋白具有部分酪氨酸激酶的特性并可能影响P.g细菌荚膜的形成，及口腔生物膜形成过程中P. g和革氏链球菌(S. g革氏链球菌,是牙菌斑早期定植菌及有益菌，维护牙菌斑酸碱及菌群平衡)的相互作用。而由P. g参与形成的龈下菌斑与牙龈出血倾向以及持续的感染有关。申请者由此提出以P. g酪氨酸激酶作为预防牙周炎靶点的新思路。本课题拟构建多种基因缺陷株与互补株，综合使用报告基因技术、Western-blot、蛋白重组与EMSA等技术，研究 ①P. g PGN_1524所编码蛋白是否为存在于P. g内起关键作用的酪氨酸激酶？②表达受哪些因素调控及其作用水平？③验证此蛋白调控细菌荚膜表达及牙周细菌

此课题已完成预期目标，对申请书中所描述相关计划做出了深入的研究。研究发现：牙龈卟啉单胞菌和戈登氏链球菌间的相互作用决定这两种不同菌种形成的生物膜的平衡。与戈登氏链球菌的结合触发了牙龈卟啉单胞菌基于蛋白质酪氨酸的磷酸化和去磷酸化的信号传导。在此项研究中，我们描述了牙龈卟啉单胞菌酪氨酸激酶（Ptk1，encode by PGN_1524）的特性，并展示了其在菌种间信号传递的作用。 Ptk1可以利用ATP为牙龈卟啉单胞菌酪氨酸磷酸化，并由磷酸酶LTP1，去磷酸化。ptk1基因位点的突变，导致牙龈卟啉单胞菌与戈登氏链球菌，不同菌种形成的生物膜受到明显抑制，表明多种微生物间的协同效应要求酪氨酸激酶活性的存在。 Ptk1也控制转录调节因子CdhR和介导结合至戈登氏链球菌的菌毛粘附素MFA1。同其他细菌酪氨酸激酶一样，Ptk1对牙龈卟啉单胞菌外周多聚糖的生成是必不可少的。 Ptk1可磷酸化荚膜相关蛋白PGN_0224（UDP乙酰基甘露糖胺脱氢酶）和PGN_0613（UDP葡萄糖脱氢酶）。 ptk1在牙龈卟啉单胞菌中的敲除将直接导致细菌荚膜生成的失败。总的来说，这些实验结果表明，牙龈卟啉单胞菌中Ptk1，细菌酪氨酸激酶调控菌种间的信号传导，并通过控制MFA1粘附和胞外多糖的水平，来调节此两菌种在细菌生物膜中的相互作用。