溶藻弧菌在海洋鱼类弧菌病发生过程中的功能RNA组研究

RNA plays essential parts in DNA-protein Central dogma, and has been increasingly revealed to be associated to the protein-based regulation networks for the cells to fine-tune physiological states and achieve niche adaptation via various signal sensing and transduction mechanisms. Vibrio alginolyticus is one of the major pathogens devastating the grouper aquaculture industry in South China. We set out to explore the V. alginolyticus RNomes at various physiological states to approach the virulence regulation networks underlying the lifestyle transitions from normal marine flora to causing diseases in fish. Following the detecting and determining the expression profiles of mRNA and non-coding RNA (ncRNA) in various states, we will investigate the roles of the critical ncRNAs of the pathogen in its invasion and survival in fish. We will also analyze the regulatory roles of the ncRNAs with molecular genetics methods such as site-directed deletion and overexpression to establish the ncRNA-protein based virulence regulation network in V. alginolyticus and mechanisms underlying the diseases development in fish.

RNA不但扮演了从DNA到蛋白质的中心法则中的重要角色，而且在生物体中以各种复杂的机制感受和传导细胞内外的各种信号，并参与蛋白质调控网络实现细胞生理状态的快速转换，从而适应环境变化。针对严重危害我国南方海水经济养殖鱼类的主要病原-溶藻弧菌，本项目拟系统研究该菌从适应海水环境到侵染鱼类宿主并造成鱼类疾病暴发过程中的多种生理状态下RNA组的变化规律以研究该菌在不同时空尺度下的精细毒力调控网络。通过鉴定不同状态下mRNA及非编码RNA的表达谱，在分子水平上研究该菌侵染鱼体和在鱼体内存活中关键的非编码RNA及其分子机制，在细胞水平上用基因敲除和过量表达的方法研究非编码RNA的调控功能，构建该菌中由非编码RNA和蛋白质构成的毒力调控网络，分析其特征和生物学含义，揭示该菌导致的海洋鱼类疾病暴发的机理。

溶藻弧菌(Vibrio alginolyticus)属革兰氏阴性菌，是重要的条件致病菌，能够引起鱼类的弧菌病，对海水养殖鱼类产业造成经济损失。全面了解溶藻弧菌的致病机制将有助于高效疫苗开发。溶藻弧菌中群体感应系统(QS)与其致病性密切相关，全局调控各种毒力因子的表达，包括生物被膜、运动性、毒力及响应应激等多种基因。因此本课题以QS调控过程中的mRNA及非编码RNA的表达谱，从而进一步研究该菌中由RNA/非编码RNA参与的毒力调控网络。本研究通过RNA-Seq分析出37℃下LuxR蛋白的调控元件包含鞭毛合成相关基因、与c-di-GMP合成相关的GGDEF基因、运动性以及一些甲基趋化因子、多药抗药性基因、外膜蛋白以及脂蛋白和sRNA等基因，进一步说明了LuxR是溶藻弧菌中重要的调控元件，调控溶藻弧菌的多种行为。且通过细菌单杂交系统筛选出了aphA、luxR以及自身共转录的LysR家族调控因子VqsA，该调控因子被认为很可能是除了AphA和LuxR之外的第三种QS中枢调控元件(MQSR)，且通过转录组测序技术(RNA-Seq)分析出VqsA通过一种不依赖于QS的方式响应氧应激，并用含过氧化氢的培养基中野生株及缺失株及过表达菌株的生存测验进行了验证；另一方面，通过序列比对、表型鉴定及RNA-seq分析，发现溶藻弧菌RpoX与RpoE共同通过一种不依赖于QS的方式响应高温42℃及低渗透压0.5% NaCl，进而调控胞内多种途径如生物被膜形成、运动性、鞭毛及独立相关基因等。此研究帮助我们进一步了解了溶藻弧菌响应环境应激的调控机理以及与毒力之间的调控网络。受本课题经费资助，目前本课题发表SCI学术论文4篇，其中在PNAS上1篇，在PLoS Pathogens 1篇，在En viron Microbiol 1篇，在J Bacteriol上发表论文1篇，目前在Appl Env iron Microbiol上修回1篇文章。