铜绿假单胞菌SuhB对三型分泌系统调控机理的研究

The type III secretion system (T3SS) plays an essetial role in the pathogenesis of many Gram-negative bacterial pathogens, including Pseudomonas aeruginosa. Upon infection, the T3SS is activated by host environment and injects virulence factors into host cell, leading to cell death and tissue damage. T3SS and its regulatory genes can be potential targets for treatment. However, the regulatory pathways of T3SS need to be further elucidated. Previously, we have identified suhB as an essential gene for the activation of the T3SS in P.aeruginosa. In this proposal, we plan to elucidate the SuhB mediated regulatory pathway on the T3SS, including: the role of SuhB in the expression and/or activity of ExsA (the key regulator of T3SS); the relationship between SuhB and known T3SS regulatory genes; identification of unkonwn genes in the SuhB mediated pathway; the mechanism of SuhB mediated signal transduction during infection. To achieve these goals, we will apply methods and tecniques in molecular biology, microbiology,tissue culture and animal model,etc. This research will shed light on the SuhB mediated regulation of T3SS, which might provide clues for the prevetion and treatment of P.aeruginosa infections.

三型分泌系统(T3SS)是铜绿假单胞菌等革兰氏阴性病原菌的重要毒性因子。感染时，T3SS被宿主环境激活，将毒性因子直接注入宿主细胞引起细胞死亡和组织损伤。T3SS对病原菌的致病力至关重要,因此该系统及其调控因子是潜在的治疗靶位点。但T3SS的调控机理还未被完全了解，需进一步研究。 本实验室前期鉴定并证明了铜绿假单胞菌中suhB基因是激活T3SS以及该菌致病的必需基因。本项目在此基础上拟详细研究SuhB对T3SS的调控机理。具体内容包括SuhB对T3SS关键调控因子ExsA的影响；SuhB与已知T3SS调控基因的关系；SuhB调控途径中未知基因的鉴定；SuhB在感染过程中信号传导的作用方式。采用手段包括分子生物学、微生物学、细胞培养和动物感染模型等。 本项目旨在通过解析SuhB对T3SS的调控途径，加深对铜绿假单胞菌感染时毒性因子调控的了解，为防治铜绿假单胞菌感染提供线索和理论基础。

铜绿假单胞菌是一种条件致病菌，会引起人类多种急慢性感染。该菌具有多种致病因子，使其能够逃逸宿主免疫系统的清除，并破坏宿主组织。另外，铜绿假单胞菌耐药水平高，严重的妨碍了临床上的治疗。因此，对于铜绿假单胞菌致病和耐药机制的研究将有助于我们深入了解该菌的感染过程，为开发新的防治措施和药物提供线索。本课题组早期发现铜绿假单胞菌SuhB蛋白可以调控其重要毒力因子三型分泌系统（T3SS）。在本项目中，我们致力于研究SuhB蛋白对T3SS及其它毒力因子的调控机制，并发现其对耐药性有显著作用。为了阐明SuhB对T3SS的调控机制，我们细致研究了T3SS的调控网络，发现Eno蛋白和PNPase可以调控T3SS的表达，且PNPase影响小RNA RsmY，RsmZ的表达。同时我们发现，SuhB通过影响RsmY，RsmZ的表达对T3SS关键调控因子ExsA进行转录后水平调控。在转录水平上，我们发现Fis蛋白直接影响exsA基因的转录。在研究过程中，我们发现SuhB与铜绿假单胞菌的耐药性紧密相关，并阐明了SuhB与核糖体的相互作用及转录弱化的调控机制。同时，发现铜绿假单胞菌PA3297蛋白在耐药中的作用。利用体内外感染系统，我们研究了宿主细胞对铜绿假单胞菌耐药性的影响。在上述研究中，我们发现了SuhB同时调控毒力因子和耐药性。在此基础上，我们又发现Orn，PtrR和PyrD蛋白也可以同时调控铜绿假单胞菌的致病性和耐药性。通过对PyrD的研究，我们筛选到了一个可以同时抑制铜绿假单胞菌致病性和耐药性小分子化合物。综上所述，通过本项目的研究，我们发现并阐明了SuhB调控T3SS和耐药性的机制，并加深了对于铜绿假单胞菌T3SS调控和耐药机制的了解，为进一步阐明铜绿假单胞菌的感染过程及治疗策略的开发提供了线索。