可替换sigma因子RpoS在杀鱼爱德华氏菌致病力中的分子调控机制

Edwardsiella piscicida is a notorious pathogen haunting worldwide aquaculture industry. The dominant virulence factors type III (T3SS) and VI secretion systems (T6SS) are subjected to tight regulation by nutrition, pH, temperature, concentration of metal irons and two-component signal transduction system. Previous study indicated that RpoS is a potential regulator of esrB. The current proposal is to illuminate not only the mechanism of RpoS regulation of T3SS, T6SS and other virulence factors in E. piscicida, but also the switch governing RpoS regulation of stress response to virulence expression. On the other hand, we set to explore the mechanism of RpoS been regulated under various environment, especially in an intestinal-injury model in vivo, to approach the process of E. piscicida causing disease. The knowledge generated from this proposal will clarify the regulatory roles of RpoS during E. piscicida infection, improve the understanding of the pathogenesis of E. piscicida in adaptation of environmental niches and causing disease in fish, and lay the foundation for disease control, vaccine development and novel strategies for E. piscicida prevention.

杀鱼爱德华氏菌是水产养殖业的重要病原菌，其主要毒力因子III型(T3SS)和VI型(T6SS)分泌系统受双组分系统EsrA-EsrB等形成的毒力网络系统严格调控，解析该调控网络成为揭示其致病机制的关键。课题组前期研究发现，RpoS是该菌esrB上游潜在激活元件，并调控T3SS表达。本项目拟从揭示RpoS调节应激响应和毒力表达的转换机制深入，系统研究RpoS对杀鱼爱德华氏菌T3SS/T6SS及其他毒力因子表达的分子调控机制，阐明RpoS在菌体不同生长周期、生理状态以及鱼体内外所受的调控规律，从而揭示该菌在鱼宿主内实现定植和感染致病的分子机理。本项目对杀鱼爱德华氏菌感染过程中以RpoS为核心的毒力网络分子调控机制的阐明，将有助于认知该病原通过调控相关毒力适应鱼体内外环境并导致相关疾病发生的条件致病机理，为今后以新型疫苗开发及新型抗菌策略为核心的爱德华氏菌病害防治技术研究奠定基础。

杀鱼爱德华氏菌是水产养殖业的重要病原菌，其主要毒力因子III型(T3SS)和VI型(T6SS)分泌系统受双组分系统EsrA-EsrB等形成的毒力网络系统严格调控，解析该调控网络成为揭示其致病机制的关键。课题组前期研究发现，RpoS是该菌esrB上游潜在激活元件，并调控T3SS表达。本项目从揭示RpoS调节应激响应和毒力表达的转换机制深入，系统研究RpoS对杀鱼爱德华氏菌T3SS/T6SS及其他毒力因子表达的分子调控机制，阐明RpoS在菌体不同生长周期、生理状态以及鱼体内外所受的调控规律，从而揭示该菌在鱼宿主内实现定植和感染致病的分子机理。首先，基于转座子插入测序筛选的前期研究结果，我们考察了杀鱼爱德华氏菌野生株、rpoS基因突变株、回补株及过表达株中EsrB及T3/T6SS等毒力蛋白在不同环境压力下的表达情况，全面系统的了解RpoS在介导环境对毒力调控过程中的重要作用。其次，采用pull-down、染色质免疫共沉淀 (ChIP)、DNase I footprinting、EMSA和体外转录实验等分析了RpoS对EsrB及其下游毒力因子表达的调控机制。第三，采用蛋白质结构模拟、ChIP-seq、定点突变及转录融合荧光检测等技术，找到RpoS蛋白上决定其调控功能的关键性氨基酸位点，以及其下游调控基因启动子上影响其调控功能的关键碱基位点。根据上述内容，从结构与功能的角度进一步解析RpoS调控下游基因的分子机制，探究其对不同基因表达调控差异性的进化学规律。第四，以大菱鲆为动物模型，采用体内竞争实验、动物活体荧光成像等技术，考察了RpoS在杀鱼爱德华氏菌侵染宿主的过程中对EsrB及其下游毒力因子表达的时序性调控作用，阐明了杀鱼爱德华氏菌侵染宿主后毒力因子时序性表达调控机制，为开发有效的疾病防治方法提供理论基础。