MexS调控铜绿假单胞菌III型分泌系统分子机制的研究

Pseudomonas aeruginosa is an important opportunistic human pathogen, capable of causing severe acute and chronic nosocomial infections.Type III secretion system (T3SS) plays a critical role in pathogenesis of P. aeruginosa, determining the severity of bacterial infection and clinical outcomes. Therefore, T3SS and its regulatory genes can be potential targets for the treatment. Also, the bacterial resistance against antibiotics greatly limits effective treatment options for the bacterial infections. MexS is an important regulator for the bacterial resistance against antibiotics and our previous studies had shown for the first time that MexS can also suppress the expression of T3SS, linking pathogenicity to antibiotic resistance. However, the molecular details for this regulation is unknown. Based on our experimental results, we hypothesize that MexS may suppress T3SS through activation of a repressor for the T3SS, or suppression of an activator for the T3SS, or in combination of both. In this proposal, we will attempt to identify the putative repressor by screening Tn5 mutant library as well as genomic DNA clone library,while identifying the putative activator utilizing bacterial two hybrid technique and pull down assay. Illustration of the molecular details by which MexS regulates T3SS is of great signifciance for the control of P. aeruginosa pathogenicity and antibiotic resistance, which will reveal new pathogenic factors and new regulation mechanism, and could facilitate the development of novel treatment strategies for the P. aeruginosa infections.

铜绿假单胞菌是一种重要的人类条件致病菌，能够引起严重的急性与慢性感染。该菌的III型蛋白分泌系统是其感染宿主的重要机制，直接影响其感染能力及致病性，因此该系统及其调控因子是潜在的治疗靶点。该菌的耐药性也极其严重，限制着有效的治疗方案。MexS是铜绿假单胞菌耐药的重要调节因子，本实验室的前期工作首次发现MexS可负调控III型分泌系统，然而，该调控的分子机制尚不清楚。通过系列前期工作推测，MexS调控III型分泌系统的途径可能为：通过激活III型分泌系统的抑制因子，或抑制III型分泌系统的激活因子，或两种途径同时存在。本申请拟通过构建转座子突变文库，全基因组文库的方法确定该抑制因子，通过细菌双杂交、Pull down等技术寻找该激活因子，阐明MexS调控III型分泌系统的分子机制。该研究将为干预铜绿假单胞菌的致病性及耐药性提供新的切入点，并为新型有效防治该菌感染策略的开发提供线索和理论基础。

铜绿假单胞菌是一种重要的人类条件致病菌，III型分泌系统（T3SS）是其一个重要的毒力因子，在其引起宿主急性感染过程中发挥着至关重要的作用。该菌具有天然地和可获得地多种耐药机制，为该菌感染的临床治疗带来了巨大困难。本项目旨在研究MexS调控铜绿假单胞菌III型分泌系统的分子机制。在项目执行期间，我们进行了以下研究并取得如下成果：1）NrtR通过cAMP-Vfr信号通路调控铜绿假单胞菌T3SS；2）毒素蛋白HigB通过影响细胞内c-di-GMP水平，反向调节铜绿假单胞菌的T3SS和生物被膜形成能力；3）Fis通过影响exsA的转录调控铜绿假单胞菌的T3SS；4）细菌介导的转录因子递送能够增强人多能干细胞向心肌细胞的分化；5）通过研究铜绿假单胞菌感染过程中外膜蛋白表达谱的变化确定对异源脂多糖均具有保护作用的备选疫苗；6）铜绿假单胞菌小RNA P27直接影响群体密度感应系统合成酶基因rhlI的翻译；7）阿奇霉素与庆大霉素联用能够有效治疗铜绿假单胞菌引起的感染；8）功能未知基因PA2285和PA2287通过抑制细菌转录和细胞分裂减缓细菌的生长，进而促进铜绿假单胞菌持留菌的形成；9）铜绿假单胞菌PNPase通过PrtR调控该菌对环丙沙星的抗性；10）RsaL介导的铜绿假单胞菌对环丙沙星和羧苄青霉素的耐受机制；11）宿主体内环境影响了铜绿假单胞菌对氨基糖苷类抗生素的敏感性；12）铜绿假单胞菌PA5470能够通过释放停顿的核糖体，中和阿奇霉素的抗菌效果；13）寡核苷酸酶（Orn）通过调节KatA来赋予铜绿假单胞菌对氨基糖苷和β-内酰胺类抗生素的耐受性；14） 向难转染细胞系递送蛋白质的高效蛋白递送系统的开发。这些发现能够增加人们对铜绿假单胞菌致病性机理及耐药机制的认识，希望能够为铜绿假单胞菌感染的治疗提供新的靶点和新的思路。