钩端螺旋体rel基因致病机理的研究

钩端螺旋体病是一种由致病性钩端螺旋体(简称钩体)感染引起的人兽共患病，其致病机制目前仍不清楚。本课题组在豚鼠感染模型中发现，钩体强毒株赖株可引起豚鼠肺出血和肝功能损伤，而IPAV株（为钩体强毒株赖株在体外长期传代后的减毒株）不对豚鼠致病。通过对钩体IPAV株全基因测序，并对其进行了比较基因组分析，我们发现IPAV株中的rel基因出现突变，影响该蛋白的水解功能域和调节功能域，很可能影响其蛋白功能。大量研究报道rel基因与细菌毒力因子表达的调控密切相关，推测IPAV株毒力减弱与该基因突变有关。本项目在此基础上，拟对rel基因的功能进行深入研究，以阐明rel基因在钩体致病中所起的作用。目前rel基因在钩体中的功能未有研究报道，故本研究有较高创新性和学术价值。

细菌通过产生鸟苷四磷酸（ppGpp）或鸟苷五磷酸(pppGpp)，统称为(p)ppGpp来调控严谨反应。革兰阴性细菌体内主要通过relA和spoT基因，调节(p)ppGpp的合成和降解，调控严谨反应。而一些革兰阳性菌是由单个的rel基因调控严谨反应。本研究发现，钩体赖株全基因组含有1个relA/spoT同源基因（relLin）。钩体的RelLin蛋白含有HD, RSD, TGS, 和 ACT功能域，与革兰阳性菌的Rel蛋白有较高同源性。回补实验发现钩体relLin基因及其功能片段relLinN可回补relA, spoT双敲除的大肠杆菌，说明钩体relLin与relLinN同时具有(p)ppGpp合成和水解功能。其次体外纯化钩体RelLin 和 RelLinN 蛋白后进行酶合成功能检测，证实钩体RelLin 和 RelLinN具有(p)ppGpp合成功能。上述实验证实RelLin为双功能酶，同时具有(p)ppGpp合成和水解功能，与革兰阳性菌的Rel蛋白功能相似。同时我们也发现在钩体营养缺陷时，rel基因的表达增高。上述研究显示rel基因在钩体严谨反应中起重要作用，推测与钩体毒力关系密切。