基于光交联探针的病原菌生物膜形成过程的信号转导机制研究

绿脓杆菌是引起临床获得性感染及诱发肺部纤维状病变的主要致病菌之一。生物膜的形成是这类病原菌在人体内稳定生存并有效发挥致病性的关键，也是此类感染难以治疗的根本原因。环鸟苷二磷酸（c-di-GMP）是新近发现的一种广泛参与微生物信号转导的第二信使。在绿脓杆菌中，这一分子被认为直接调控了生物膜的生成和毒性基因的激活，但目前对其参与的信号转导途径的认识还相当有限。本研究计划希望以一种新型光交联分子探针为工具，以发现参与c-di-GMP信号转导过程的跨膜蛋白并解析这些蛋白质之间的相互作用为主线，以哈佛大学的合作者将指导我们构建的绿脓杆菌基因变异库为依托，来揭示该病菌在生物膜形成、毒性基因调控、耐药性产生等方面的信号转导机制。通过对这一途径中发现的新靶点加以抑制来消除细菌感染的新策略也将得到验证。本项目发展的探针能够作为一种普适性的工具，用于对病原菌体内包括膜蛋白在内的蛋白质相互作用进行在体-原位研究

本课题对大肠杆菌多重抗药性蛋白MarR调控机理的进行了深入研究研究，发现了二价铜离子Copper(II) 作为天然的信号分子(诱导物)能够调控大肠杆菌多重抗药性蛋白MarR (The Multiple Antibiotic Regulator) 的激活并引发MarR蛋白介导的多重耐药性。首次将首抗生素产生的包膜压力以及铜离子信号与MarR介导的大肠杆菌耐药性联系起来，提出了铜离子介导的细菌耐药性的新的信号调控通路。这一部分研究成果发表在《自然•化学生物学》（Nature Chemical Biology）上，影响因子13。此外，我们进一步拓展了非天然氨基酸在病原微生物上的应用，成功利用吡咯赖氨酸遗传密码扩展的方法将五种含有不同化学官能团的非天然氨基酸特异的引入到乙肝的卫星病毒丁肝上，建立了定点标记丁肝病毒的方法。这种方法可以用来示踪丁肝病毒的去向和研究丁肝病毒受体和其他蛋白的相互作用，适用于各种其他的哺乳动物病毒，大大扩展了病毒学研究手段。这部分工作发表在《德国应用化学》（Angewandte Chemie）上，影响因子13.7。