禽致病性大肠杆菌噬菌体gp38宿主识别区的解析

Phage recognizes and binds to the specific receptor on the host cell surface, after adsorbing the receptor then invades into the bacteria. However, the host receptor recognition site hasn’t been investigated clear. During my previous study, I found on avian pathogenic Escherichia coli APEC (Avian Pathogenic E.coli) sensitive phage. During its passaging process, one strain changed its host specificity, suggesting that gp38 gene sequence determining phage host specificity maybe mutate. Aiming APEC, phage vB_EcoM_JS09 and mutant strain JS09M, through sequencing the gp38 of mutant strain JS09M, finding the mutant sites, the method of homologous recombination and constructing mutant recombinant strain, this study will discover the relation of gp38 mutant sites and phage host specificity, then clarify the function of phage gp38 host recognition region, furtherly discuss the feasibility of modifying the functional region of gp38 to change the host specificity of phage. This research will provide new insight and theoretical point for phage application and phage therapy.

噬菌体通过识别并结合宿主菌表面特异受体，吸附并侵入宿主菌，然而相关的宿主受体识别位点仍不清晰。本人前期研究发现对禽致病性大肠杆菌APEC(Avian Pathogenic E.coli)敏感的噬菌体，在传代过程中，宿主特异性发生了变化，我们推测参与噬菌体识别宿主的gp38基因发生了变异。本项目拟以APEC，噬菌体vB_EcoM_JS09和突变株JS09M为研究材料，通过对噬菌体突变株JS09M的gp38测序，找到突变位点，用同源重组的方法，构建突变重组株，从而揭示gp38突变位点与噬菌体宿主特异性的关系，继而阐明gp38的宿主识别功能，探讨通过改造gp38相关功能区而改变噬菌体宿主特异性的可能性，从而为噬菌体应用和噬菌体疗法提供新的理论依据。

裂解性噬菌体（Bacteriophage, phage）侵染宿主细菌的第一步是噬菌体受体结合蛋白（Receptor Binding Protein，RBP）与宿主菌的受体蛋白（Receptor）相识别结合，明确噬菌体吸附过程和噬菌体与细菌之间的互相作用有利于更有效地应用噬菌体。本人前期研究分离到一株裂解性禽致病性大肠杆菌APEC（Avian Pathogenic E.coli）噬菌体vB_EcoM_JS09（即JS09），进一步研究了噬菌体JS09的生物学特点和进化关系，通过裂解谱分析发现该噬菌体能够裂解禽致病性大肠杆菌APEC和产肠毒素大肠杆菌ETEC（Enterotoxigenic E. coli）；以噬菌体和宿主菌为研究对象同时开展研究工作，分析了噬菌体宿主受体结合蛋白RBP gp38和噬菌体宿主菌受体蛋白receptor，发现该噬菌体JS09至少与两个宿主菌受体蛋白相互结合；在噬菌体JS09的基础上，建立了一种拓宽噬菌体裂解谱的方法，获得了能够同时稳定地裂解产肠毒素大肠杆菌ETEC和出血性大肠杆菌EHEC（Enterohemorrhage E. coli）O157:H7的宽裂解谱噬菌体，探讨了改变噬菌宿主体特异性的可行性；空间杀菌试验分离到一株噬菌体耐受菌，通过全基因组测序发现无义突变位点在与细胞壁外被膜合成相关的RapZ基因中，系统研究了噬菌体与宿主菌的相互作用，揭示了一种宿主菌通过产生较多的胞外分泌物抵制噬菌体侵染的机制。本项目的研究结果为噬菌体应用和噬菌体疗法提供新的方案和理论依据。迄今已发表相关论文五篇，其中SCI论文3篇，另外正在撰写SCI论文1篇。本课题基本完成了各项研究任务，实现了预期目标。