结核分枝杆菌毒力相关操纵子espACD的多转录因子组合调控机制研究

Tuberculosis (TB) is one of the three major infectious diseases in China, and it causes serious damage to public health. The pathogenicity and virulence of Mycobacterium tuberculosis, the causative microbe of TB, are closely related to its espACD operon, but the specific molecular regulatory mechanisms of this operon have not been well-characterized. To solve this scientific problem, we intend to focus our study on the regulatory mechanisms of the virulence-related operon espACD of M. tuberculosis. First, we will isolate novel transcription factors which regulate the espACD operon and identify their binding sequence. Second, we will comprehensively utilize yeast two-hybrid, Pull-Down, co-IP and other technologies to study the interactions between these transcription factors. At last, we will combine EMSA, gene knock-out, and over-expression technologies to analyze the key transcription factor interactions and the combinatorial regulatory mechanisms of espACD operon by multiple transcription factors. The results of the present study will help us understand the pathogenic mechanisms of M. tuberculosis in-depth at the molecular level, and provide novel therapeutic targets for anti-TB drug development. This study has important theoretical and application value.

结核病作为我国三大重要传染病之一，严重威胁我国的公共卫生安全。结核分枝杆菌（Mycobacterium tuberculosis）作为结核病的主要病原菌，其致病性和毒力与espACD操纵子密切相关。但有关该操纵子的具体分子调控机制目前尚不清楚。针对这一科学问题，本项目拟以结核分枝杆菌espACD操纵子为研究对象。首先鉴定出调控espACD操纵子的新型转录因子及其结合序列。然后综合利用酵母双杂交、Pull-Down和co-IP等技术研究这些转录因子之间的相互作用关系。采用EMSA、基因敲除和超表达等技术，对关键的转录因子相互作用及其与espACD操纵子之间的调控关系进行剖析，最终建立该操纵子的多转录因子组合调控模型。本项目的研究成果将有助于我们在分子水平深入理解结核分枝杆菌的致病机制，并为抗结核新药的研发提供候选靶标，具有重大的理论意义和应用价值。

结核病等感染性疾病持续威胁我国人民群众健康和公共卫生安全。结核分枝杆菌作为结核病的主要病原菌，其致病性与毒力基因的表达调控密切相关。本项目首先针对结核分枝杆菌的关键转录调控蛋白EspR开展了系统的研究工作。通过细菌双杂交技术筛选与EspR相互作用的蛋白质，我们找到了可能调控EspR活性的重要蛋白Rv3850。通过对无毒快生型分枝杆菌基因组进行生物信息学分析，我们分别找到了耻垢分枝杆菌中与espR和rv3850同源的基因msmeg_6431和msmeg_6434。在鉴定MSMEG_6431的regulon（调控组）以及MSMEG_6434与MSMEG_6431之间物理相互作用的基础上，我们探讨了MSMEG_6434对MSMEG_6431功能的调控作用以及这种调控作用对于我们理解结核分枝杆菌毒力的启示。这也为进一步揭示espR基因在分枝杆菌毒力调控过程中的作用提供了重要线索。另一方面，我们在EspR的蛋白质序列中找到了一个分枝杆菌蛋白质所特有的分泌信号模体YxxxD/E，还在espACD操纵子上游的调控元件中找到了一个可能的PhoP结合位点（ACT[G]T[G]T[G]PyAPuC），这些发现对于我们最终揭示分枝杆菌毒力操纵子espACD的多转录因子组合调控机制具有重要意义。同时，为使本项目的研究能够更好地起到承前启后的积极作用，结合本项目的研究领域（病原细菌毒力基因的调控机制）以及项目负责人所在单位的研究特色和优势，本项目还开展了同样威胁着人民群众健康的常见口腔感染性疾病——龋病的主要病原细菌毒力的调控机制及药物筛选方面的研究工作。本项目取得的这些成果不仅有助于我们更好地理解病原细菌致病性和毒力的调控机制，还为相关感染性疾病的防治提供了重要的理论依据。