群体感应I型系统在禽致病性大肠杆菌致病进程中的功能研究

Quorum Sensing (QS) is widespread in nature. During growth, bacteria can utilize QS signals to sense cell population density in surrounding environment, subsquently regulate the genes expression. This regulation mechanism is called Quorum Sensing, developing into a relatively hot research area of microorganism. However, QS regulation mechanism upon E.coli, especially avian pathogenic Escherichia coli (APEC), have not been elucidated clearly. Based on the accumulated related data and main biomaterials involved in QS-I regulation function on swine sourced E.coli, applicants will focus on regulation mechanism of QS-I upon APEC virulence, and develop improved methods to identify AHLs positive bacteria interacting with APEC through QS-I system. Meanwhile AHL positive recombinant APEC strain will be constructed to explore QS-I function upon APEC virulence, and explore co-regulation relationship of APEC virulence factors. Protein of both recombinant strain and wild type would be extracted to screen the differential expressed proteins through iTRAQ technique. Bioinformatics technique would be employed to analyze biological functions of the target proteins for virulence related potential pathways. This study would deeply elucidate QS function of E. coli, and supply important data for QS-I regulation on pathogenic mechanism of APEC.

细菌群体感应系统在自然界广泛存在，可释放、感知特定信号分子，确定周边环境中同类或不同类细菌数量，并据此调节多种毒力基因，正发展成为微生物学科内的一个相对热点领域。然而I型群体感应系统对大肠杆菌毒力的调控、尤其是禽致病性大肠杆菌（APEC）致病机制的调控尚未明确。基于I型群体感应系统对猪源大肠杆菌相关毒力的调控前提研究和积累，申请者着手从APEC致病途径中分离能够通过I型群体感应系统影响大肠杆菌毒力的I型群体感应信号分子AHL阳性菌株；检测信号分子AHL影响下APEC毒力变化及毒力因子间协同调控关系；通过iTRAQ技术筛选APEC在I型群体感应系统影响下与毒力变化相关表达差异蛋白，应用生物信息学分析其生物功能，筛选群体感应调控下毒力变化相关重要通路。本课题对揭示大肠杆菌群体感应系统功能，阐明I型群体感应系统在APEC致病性中调控作用具有重要的理论意义，为研究APEC致病机理提供实验基础。

群体感应正在飞速发展成为微生物学科内的一个相对热点领域。不同细菌中群体感应系统的功能各不相同。如费氏弧菌中介导生物发光、根癌土壤杆菌中参与毒力相关质粒的复制结合与转移、豆科植物根瘤菌中参与对固氮功能的调控等。而在大肠杆菌中，群体感应系统同样深入参与了对其毒力因子的调控。I型群体感应系统如何影响调控禽致病性大肠杆菌毒力和其致病机制有待探索和深入研究，目前并无相关报道。.鉴于（1）I型群体感应系统参与调控禽致病性大肠杆菌（APEC）致病性、感染性的研究未见报道；（2）禽致病性大肠杆菌致病机理尚不清晰；（3）I型菌毛是APEC启动致病进程中的重要黏附因子；并可能与其他毒力因子具有协同调控作用；（4）I型群体感应系统参与调控猪源、牛源、人源大肠杆菌I型菌毛表达、黏附性、抗药性等一系列生理功能；（5）受I型系统调控的II型群体感应系统与APEC致病性直接相关；.综上所述，本研究旨在对I型群体感应系统在APEC致病进程中，对APEC毒力和介导黏附的I型菌毛黏附因子的调控功能进行深入研究；对I型菌毛受群体感应调控途径中、APEC其他协同调控毒力因子的表达水平进行检测；并筛选在I型群体感应系统的作用下与毒力变化相关的差异表达基因及蛋白，获得潜在重要通路，以解答诸多尚无答案的问题..本研究（1）成功筛选APEC致病途径中的AHL阳性菌株YZ3，鉴定为阪崎肠杆菌，初步验证其AHL合成能力，并确证其通过AHL对APEC的调控。.（2）构建能够合成I型群体感应因子AHL的APEC重组菌，同时建立了缺失AHL受体sdiA基因的APEC缺失株，建立了研究I型群体感应系统功能的禽致病性大肠杆菌平台。.（3）对I型群体感应系统对APEC大肠杆菌生存能力、黏附能力、耐酸性、生物被膜形成能力等一系列调控进行了全面阐述。.（4）与其他宿主来源的肠道致病型或非致病性大肠杆菌相比，AHL影响下APEC在鞭毛表达、耐酸性方面的性状存在明显差异；这种不同可能来源于大肠杆菌的致病途径及遗传背景差异。.以上研究有助于深入了解群体感应I型系统参与APEC感染过程，探讨I型群体感应系统作用下APEC毒力的变化，以进一步明晰APEC致病机制。