副溶血性弧菌脂多糖分子结构及其对群体感应介导的生物膜形成作用

Vibrio parahaemolyticus is gram-negative bacteria, and widely distributed in s in the salt waters, such as ea water and saline Lake. It is a kind of opportunistic pathogens that can cause disease of fish, shrimp and shellfish, and may cause intestinal diseases in humans. Vibrio parahaemolyticus can withstand adverse external environment as a biofilm, increase the pollution and health hazards. Lipopolysaccharide on the outer membrane mediated bacterial interaction with the environment, effects of cell wall characteristics. To explore the role of lipopolysaccharide on the biofilm, we first need to solve two key scientific problems concerning the LPS structure and its biosynthetic pathways, and the effect of structural changes of lipopolysaccharide on the biofilm formation. This project aims to study of Vibrio parahaemolyticus using mass spectrometry and NMR to identify the molecular structure of the lipopolysaccharide, and analyze the biosynthetic pathways by recombinant knockout methods. On this basis, by constructing the lipopolysaccharide mutant strains, combined with analysis of membrane properties and quorum-sensing system, study the effect of lipopolysaccharide on biofilm formation, and resolve its regulatory mechanism by transcriptome analysis. This aim of this project is to explore the Vibrio parahaemolyticus lipopolysaccharide on the mechanisms of biofilm formation, and provide scientific basis and theoretical reference for the pollution control of Vibrio parahaemolyticus.

副溶血性弧菌是一类广泛分布于海水和盐水湖等含盐水域的革兰氏阴性细菌，可对鱼、虾、贝类等致病，并可引起人类肠道病害，是一类条件致病菌。副溶血性弧菌能够以生物膜的形式抵御外界不良环境，加重污染和致病性。脂多糖分子作为细胞外膜上的生物大分子，介导着细菌与环境的互作，影响细胞膜壁特性。为探究副溶血性弧菌脂多糖分子对生物膜的作用机制，首先要完成脂多糖分子结构及其合成途径解析，并在此基础上明确脂多糖结构变化对生物膜形成的作用，这两个关键科学问题。本项目拟以副溶血性弧菌为研究对象，利用质谱和NMR对脂多糖分子结构进行鉴定，并结合重组敲除手段，对其合成途径进行分析。通过构建脂多糖分子突变菌株，结合细胞膜壁特性及群体感应系统分析，明确脂多糖分子对生物膜形成的影响，并以转录组分析手段，对其调控机制进行解析。本项目旨在探究副溶血性弧菌脂多糖分子对生物膜形成的作用机制，为其污染控制提供科学依据和理论参考。

副溶血性弧菌（vibrio parahaemolyticus）是一类广泛分布于海水和盐水湖等含盐水域的革兰氏阴性细菌，可对鱼、虾、贝类等致病，并可引起人类肠道病害，是一类条件致病菌。副溶血性弧菌能够以生物膜的形式加重污染和致病性。细菌生物膜是细菌附着于惰性或活性介质表面的群集性结构，其形成过程具有阶段性，一旦形成难以清除，是食品加工与储藏过程中的重要污染源。本项目在解析副溶血性弧菌脂多糖分子类脂A结构的基础上，确定了细胞膜壁结构对生物膜形成能力的影响，开展了培养条件和环境因子（pH、NaCl浓度、培养温度、表面活性剂等）对生物膜形成的影响研究；开展了细菌生理特性（细菌泳动能力、细胞表面疏水性、细胞外膜渗透性、细胞自凝集性等）与生物膜形成的相关性研究；基于生物膜形成能力差异菌株的转录组学分析，发现ABC转运蛋白、群体感应、鞭毛装配等一系列代谢通路对生物膜形成的影响，并在此基础上，开展了生物膜形成过程的动态研究，通过转录组分析发现，生物膜的成熟伴随着信号分子的表达与识别，luxS、luxQ和luxP的表达调节具有重要作用，同时，能量代谢途径中的多个酶基因（pgi、pfkB、gpmM、pykF、zwf）的表达调节也参与到生物膜的成熟过程，为探究和阐明副溶血性弧菌生物膜形成及调控机制奠定良好基础。同时，副溶血性弧菌可通过生物膜结构增强其对抗生素的耐药性，本项目进一步开展副溶血性弧菌及其生物膜形成的生长抑制研究，重点开展山苍子植物精油联用抗生素对副溶血性弧菌的作用研究，为预防和控制副溶血性弧菌的污染危害提供重要的理论参考。