鸭疫里默氏杆菌LuxS/AI-2型密度感应系统及其对细菌毒力和生物被膜形成的调控

鸭疫里默氏杆菌( RA)感染是当前危害我国养鸭业最为严重的传染病之一,其病原菌RA为革兰氏阴性，无芽胞，不运动的小杆菌。LuxS/AI-2型密度感应系统广泛存在于革兰氏阳性和阴性菌中，可产生用于细菌种间交流的通用信号分子AI-2。AI-2参与对细菌多种功能的调控。目前国内外对于RA的LuxS/AI-2型密度感应系统及其对细菌毒力和生物被膜形成的调控研究仍为空白。本研究的主要内容包括：1.利用报告菌株哈维弧菌BB170对RA的AI-2活性进行检测。2.克隆参与AI-2合成的RA luxS基因，构建luxS基因缺失株并对LuxS基因功能进行鉴定。3.研究luxS基因缺失对RA毒力和生物被膜形成的影响。4.研究体外合成的AI-2信号分子对RA形成生物被膜的影响。该研究将为从干扰或阻断RA的LuxS/AI-2型密度感应系统进行RA感染的防控研究提供新的思路。

鸭疫里默氏杆菌(Riemerella anatipestifer, RA)感染是当前危害我国养鸭业最为严重的传染病之一,其病原菌RA为革兰氏阴性，无芽胞，不运动的小杆菌。LuxS/AI-2型密度感应系统广泛存在于革兰氏阳性和阴性菌中，可产生用于细菌种间交流的通用信号分子AI-2，参与对细菌多种功能的调控。干扰或者阻断RA的LuxS/AI-2型密度感应系统,可以成为防控RA的新途径。本研究包括下述内容： .1）选择哈维氏弧菌BB170作为报告菌株，建立了信号分子AI-2的检测方法。对不同血清型33个RA菌株的检测结果表明，RA不产生信号分子AI-2。.2）信号分子AI-2是细菌间的通用信号分子，不具有种属特异性。细菌 AI-2的合成涉及Pfs和LuxS两个酶的催化作用。本研究利用禽致病性大肠杆菌（Avian Pathogenic Escherichia Coli, APEC）的LuxS和Pfs蛋白进行AI-2的体外合成。结果表明，两种重组蛋白共同作用可催化底物S-腺苷同型半胱氨酸（S-adenosylhomocysteine, SAH）合成AI-2，其浓度可达300 μmol。建立了标准曲线用于AI-2的定量检测。 .3）对AI-2进行体外合成并定量添加至RA培养液中检测RA对AI-2的内化情况。结果表明RA可以识别外源AI-2，并在对数生长末期内化AI-2。外源添加AI-2对RA的生长速率没有影响。.4）利用转座子随机突变技术构建了内含2，520突变株的RA突变株库。对生物被膜突变的筛选和鉴定获得了33个与RA生物被膜形成相关的基因。.5）AI-2作为细菌种间信息交流的通用信号分子，参与细菌众多生理功能的调控。本研究表明，37μM-278μM AI-2能抑制CH3菌株形成生物被膜，具有浓度依赖性。对AI-2调控基因mRNA表达的检测表明，18个基因中2个基因的转录水平上调，16个基因的转录水平下调；AI-2对粘附和入侵Vero细胞的研究表明，低浓度AI-2能抑制CH3的粘附性，添加 18.4μmol/L AI-2时，粘附率最低，约为60%。对CH3粘附Vero细胞的抑制性随着AI-2浓度的增加而逐渐降低；添加 184μmol/L AI-2时，CH3对Vero细胞的入侵率最高达190%，随着AI-2浓度的降低， CH3对Vero细胞的入侵率逐渐降低。