肺炎链球菌黏附素A在轻链球菌属细菌间水平转移的途径研究

呼吸道条件致病菌的毒力及环境适应性进化是近年病原菌与宿主相互作用研究的热点。基因水平转移和重组是一种条件致病菌向致病菌转化的重要途径。本课题组前期研究发现，在肺炎链球菌垂直遗传的肺炎链球菌黏附素A（psaA）在轻链球菌属细菌间发生了广泛的基因水平转移和重组。那么，肺炎链球菌在psaA基因的水平转移中是否充当了供体菌的重要角色？有哪些途径参与了psaA基因的水平转移过程？本项目拟在前期研究基础上，应用生物信息学、分子生物学及遗传学相关技术分析轻链球菌属细菌获得水平转移的psaA基因的可能途径，评估肺炎链球菌在psaA基因水平转移中的地位，为丰富肺炎链球菌与鼻咽部共栖的轻链球菌属细菌间相互作用的认识，阐明轻链球菌属细菌的致病性转化途径及其条件致病的防治提供理论依据。

细菌基因水平转移和重组是一种条件致病菌向致病菌转化的重要毒力进化途径。本课题在前期研究发现“肺炎链球菌黏附素A（psaA）在条件致病的轻链球菌属细菌间发生了广泛的基因水平转移和重组，并且转移的psaA基因的3'末端psaA-tpX间区域存在与肺炎链球菌染色体基因组中高度保守的BOX序列元件”基础上，进一步研究了黏附毒力基因psaA水平转移可能的转移途径,探索了伴随psaA基因转移的这些BOX序列元件的作用，筛选了针对轻链球菌属细菌的基因疫苗的候选靶基因。我们首先建立了临床同一微环境中发生psaA基因水平转移的轻链球菌属细菌群库，扩增水平转移的psaA基因，测序绘制代表菌株S.mitis321,318的基因组精细图谱，构建可能相关的毒力因子的基因树，探索毒力因子之间的进化关系，初步揭示了psaA基因的水平转移不是一个近期事件，唯一呈垂直遗传的肺炎链球菌属细菌可能是psaA基因转移的母代菌属，并筛选出了一系列毒力相关基因；而进一步针对分析转移的psaA-tpX间区域的BOX元件的可能功能时，课题组采用系统生物信息学方法，分析了BOX元件的保守位点，构建了BOX保守位点/DNA结合域复合物结构模型，通过对其结构、能量和动力学行为的细节信息分析成功预测出8个BOX元件的保守位点与转录因子DNA结合域具有高亲和力，推测伴随psaA基因转移的这些BOX序列元件可能与转移后的psaA基因的表达调控密切相关。综上，本课题（1）成功构建了2个轻链球菌属代表菌株的精细图谱，为进一步探索轻链球菌属细菌获得毒力基因后的调控及毒力进化提供了模式菌株，（2）筛选出了针对轻链球菌属细菌的基因疫苗的候选靶抗原基因，为轻链球菌属细菌条件致病的防治研究奠定了基础。研究结果已整理撰写论著2篇，均已投稿SCI收录期刊（审稿中，见附件1）。