迟缓爱德华氏菌Hfq互作sRNA及其在致病中的作用与调控机制

Edwardsiella tarda is currently one of the most important marine fish pathogens that affects the aquaculture industries worldwide. The pathogen infects of many kinds fish, which leads to serious economic losses in the aquaculture in china. To date, Infection process and pathogenic mechanism of E. tarda are not yet fully understood. Small non-coding RNAs (sRNAs) are identified as regulators of gene expression and play a critical role in rapid adaptation of cellular physiology in response to specific environmental changes and bacterial pathogenesis. To our knowledge, there are no studies about sRNA in E. tarda so far. Our study recently demonstrated that Hfq, a protein chaperone of sRNAs in bacteria, is required for the full virulence of E. tarda, and exerts a regulatory effect on a wide range of target genes. This led us to pursue the first global identification and analysis of sRNAs in E. tarda. In this study, we will identidy and analyze the Hfq-dependented sRNAs in E. tarda by means of RNA-seq, bioinformatics, RNA-binding protein immunoprecipitation, gene mutation, transcriptome, and proteome. To some pivotal sRNA in environmental stress and bacterial pathogenesis, we will study and analyze their expression profiles and function, and determine their mRNA targets, which will reveal the relationship between sRNA and environmental adaptation and clarify the role of sRNA in the pathogenic process of E. tarda. The project will promote to understand thoroughly pathogenic mechanisms of E. tarda.

迟缓爱德华氏菌是一种危害大、流行广的海水养殖鱼类重要病原菌，其致病机制还很不清晰。非编码小RNA(sRNA)是近年来在细菌中发现的一类RNA调控因子，在适应环境压力和致病等方面起着重要作用。目前未见有迟缓爱德华氏菌sRNA的研究报道。研究表明，大多数sRNA执行功能时需要RNA分子伴侣Hfq的参与。我们近期研究发现在迟缓爱德华氏菌中，Hfq是致病所必需的，并且调控多种基因表达。本项目拟在此基础上，以Hfq为切入点，借助于RNA深度测序、生物信息学分析、免疫共沉淀、基因敲除和组学等技术，系统发现、鉴定迟缓爱德华氏菌Hfq互作sRNA，选取关键sRNA，分析其表达特征与功能，鉴定sRNA调控的靶基因，揭示sRNA与细菌适应环境的关系，阐明sRNA在致病中的作用。本项目从一个新角度来研究迟缓爱德华氏菌的致病性，研究结果将对迟缓爱德华氏菌致病机理的深入阐明有重要意义。

迟缓爱德华氏菌（近来被鉴定为杀鱼爱德华氏菌）是一种危害大、流行广的海水养殖鱼类重要病原菌，其致病机制还很不清晰。非编码小RNA(sRNA)是近年来在细菌中发现的一类RNA 调控因子，在适应环境压力和致病等方面起着重要作用。本项目围绕迟缓爱德华氏菌sRNA来开展研究，项目的主要研究内容包括RNA 深度测序及sRNA 的预测、sRNA 的表达分析、Hfq 依赖的sRNA 鉴定，sRNA 靶基因预测、 sRNA 致病性分析以及sRNA 调控机制研究等。.利用RNA-seq 技术，我们鉴定了迟缓爱德华氏菌148个sRNA，包括19个与其他细菌具有同源性的sRNA和129个新sRNA。与正常条件下相比，在三种逆境条件下（酸性、缺铁和氧化压力），103个sRNA显示出差异表达（我们称之为DEsRNA），此外，1,615个mRNA的表达也发生了显著变化（我们称之为DEmRNA）。基于IntaRNA预测、DEsRNA与DEmRNA之间的相关性分析，103个DEsRNA预测调节769个靶mRNA。靶基因的功能分析表明，sRNA广泛参与多种生理活动，包括抗逆性和致病性，感染实验证实sRNA参与的细菌的致病性。大量的转录因子出现了sRNA的靶基因中，表明sRNA很可能与该菌复杂的基因调控系统有非常密切的关系；明确了49个与Hfq 互作的sRNA；明确了sRNA 在迟缓爱德华氏菌适应逆境环境的作用，鉴定了6个sRNA在致病中的作用；分析了4个sRNA敲除株的蛋白表达差异，研究了1个sRNA的调控机制。总之，我们首次在鱼类致病菌中系统鉴定了sRNA，我们的结果表明sRNA在迟缓爱德华氏菌抗逆性和致病性中起着重要作用，我们的结果也为与细菌生理应急反应和致病性相关基因的表达调控机制的研究提供了思路。.此外，我们明确了受sRNA调控的铁吸收调控因子Fur在迟缓爱德华氏菌抗逆性和致病性方面起着重要作用，鉴定了受迟缓爱德华氏菌感染诱导的半滑舌鳎small RNA。.项目目前已发表SCI论文3篇，申请国家发明专利1项。已投稿的1篇SCI论文目前完成了一审。