阪崎肠杆菌O抗原多样性的遗传基础和分子进化研究

阪崎肠杆菌是重要的食源性致病菌，感染治愈率低、致死性强，死亡率高达40-80%。O抗原是革兰氏阴性细菌表面的主要多糖抗原和致病因子，对细菌的生存、致病性和免疫性等均有重要作用。目前国际上对阪崎肠杆菌的O抗原研究刚刚起步，本项目拟对阪崎肠杆菌的O抗原进行系统的研究，包括对100多株阪崎肠杆菌进行O抗原酶切分型，破译各类型的基因簇、测定化学结构、预测和鉴定O抗原中的单糖合成途径和糖基转移酶功能、并建立各型阪崎肠杆菌的快速检测方法，在此基础上阐明阪崎肠杆菌O抗原进化和多样性的遗传机制。通过该项目的研究，我们将建立完整的阪崎肠杆菌的O抗原分子分型及快速检测系统，不仅能为研究阪崎肠杆菌的致病机理、遗传进化和流行病学调查奠定理论基础，还能为发展快速检测技术、运用生物酶法合成罕见单糖等提供技术支持。

克罗诺杆菌（Cronobacter，原称Enterobacter sakazakii）是一种重要的食源性致病菌，在多种食物中均分离到该属菌株。可导致任何年龄层人群的疾病，尤其是免疫力低下的婴幼儿和老人，能够引起严重的坏死性小肠结肠炎、败血症和脑膜炎。. 本研究针对整个Cronobacer属的O 抗原进行了系统的研究。确定了Cronobacer属的13个O血清型，分别为C. sakazakii O3-O7 血清型、C. dublinensis O1-O2血清型、C. turicensis O2-O3血清型、C. muytjensii O2血清型和C. malonaticus O1血清型。并完成了这些血清型的基因簇的破译和化学结构解析。从整体上分析了O 抗原基因簇的基本特征和特殊特征，深入分析O 抗原结构和O 抗原基因簇之间的对应关系。研究发现，某些Cronobacer的O抗原基因簇与大肠杆菌相似，例如C. malonaticus O1和E. coli O29，C. sakazakii O4和E. coli O103之间，且这些O抗原内部基因的相似性明显低于持家基因之间的相似性，这意味着O 抗原承受更大的选择压力。此外，分析显示在Cronobacer属的不同种之间，存在着5对相似的O antigen基因簇，这意味着共享的O 抗原类型可能具有共同的祖先并随着种分化而分化形成，这些O 抗原类型可能更适应生存环境。在获得O抗原基因簇序列的基础上，筛选获得了O 抗原特异基因，建立了基于特异PCR的O血清型分型系统，结果显示筛选到的特异引物准确、特异，DNA灵敏度0.01ng，纯菌灵敏度103CFU。此外，根据已获得的O抗原结构以及O抗原基因簇，预测发现C. turicensis O2 G3882中的罕见单糖CMP-Legp5Ac7Ac共由7个基因编码的蛋白合成，分别为orf5-orf11。另外本研究还预测了C. sakazakii O6 G2704中负责半乳糖转移的糖基转移酶基因的功能。. 本研究更好地帮助我们理解Cronobacter O 抗原多样性形成机制，理解O 抗原与致病性的关系，为Cronobacter的菌株分型、监测及流行病学调查提供技术支持和理论基础。