大肠杆菌IbeB蛋白与人脑微血管内皮细胞Caspr1蛋白的互作在细菌侵袭中的作用及其机制研究

大肠杆菌（E.coli）K1株是新生儿细菌性脑膜炎最常见的病原体。E.coli K1通过血行播散入脑致病，但它如何穿过血脑屏障，迄今尚不清楚。我们以前从E.coli K1中克隆鉴定了人脑微血管内皮细胞（HBMEC）侵袭基因ibeB，而其介导E.coli K1侵袭HBMEC的机制有待进一步研究。新近工作提示，E.coli K1外膜蛋白IbeB能够与HBMEC上的Caspr1膜蛋白互作。本项目将解析IbeB蛋白与Caspr1互作的分子基础；研究IbeB与Caspr1结合所活化的HBMEC胞内信号分子及其在细菌侵袭中的作用；并基于IbeB与Caspr1互作的分子基础合成能够阻断E.coli K1侵袭HBMEC和感染新生小鼠的寡肽。本项目可望发现E.coli K1侵袭HBMEC的新受体，为基于Caspr1靶点研制细菌性脑膜炎治疗药物提供理论依据。

大肠杆菌（E.coli）K1株是新生儿细菌性脑膜炎最常见的病原体，它通过血行播散入脑致病，但它如何穿过血脑屏障，迄今尚不清楚。项目完成人以前发现E.coli K1的人脑微血管内皮细胞（human brain microvascular endothelial cell, HBMEC）侵袭蛋白IbeB（为一细菌外膜蛋白），能够与HBMEC穿膜蛋白Caspr互作。本项目在这一工作基础之上，开展了E. coli K1 IbeB蛋白与HBMEC上Caspr蛋白的相互作用在细菌侵袭中的作用及其机制研究。研究结果表明：E. coli K1 IbeB蛋白借助其229-342 aa与Caspr蛋白的203-355aa结构域相互结合，IbeB蛋白起配体作用，Caspr蛋白起受体作用，IbeB与Caspr的结合，触发了HBMEC胞内信号分子——粘着斑激酶（FAK）的活化，活化的FAK促使细胞骨架（actin蛋白纤维）再组装，从而使细菌侵袭或内化到HBMEC胞浆中。体内实验结果显示，E. coli K1基因组中ibeB编码229-342 aa对应序列及小鼠基因组中Caspr基因的剔除，显著降低了E. coli K1对脑微血管内皮细胞的侵袭及小鼠的脑膜炎发生率。这些研究结果证明Caspr是E. coli K1侵袭HBMEC的一个新的受体。我们的研究结果还表明，表达纯化的Caspr 203-355aa的GST融合蛋白，以及其抗体能够封闭E. coli K1对HBMEC的侵袭及显著降低实验性新生小鼠脑膜炎的发生率。本项目在《Infection and Immunity》等杂志上发表SCI论文4篇，全国性会议交流论文2篇，待发表论文1篇。本项目的完成，为阻断E. coli K1穿过血脑屏障、防治新生儿脑膜炎的发生提供了新的干预靶点。