噬菌体介导的食品中副溶血弧菌性毒力基因快速转导机制

Food poisoning caused by Vibrio parahaemolyticus has been the popular foodborne diseases in summer and autumn. TDH and TRH genes are the major virulence genes of pathogenic VP. The project intends to investigate the epidemiological characteristics of VP, and analyze the relationship of epidemiological indicators, virulence genes and pathogenicity. Then the project will comprehensively compares the biological differences of the pathogenic and non-pathogenic VP to supply direct or indirect evidences for the formation mechanism of pathogenic VP. On this basis, the project will study the phage-mediated transfer mechanisms of the virulence genes or pathogenicity islands by homologous recombination technology, thus to reveal the phage-mediated formation mechanism of pathogenicity VP in the environment and human body. Finally, the morphology and function of phage will be studied. The project will provide a scientific basis for prevention and control of the food poisoning of VP, and will open up a new research field for the studies of VP pathogenesis and regulation mechanisms of virulence genes.

副溶血弧菌食物中毒发病率已经高居夏秋季微生物食源性疾病的首位，致病性VP中的TDH和TRH基因是其致病的主要独立因子。本项目拟从调查VP流行病学特征入手，系统分析其流行病学指标与独立基因、致病性的关系，全面比较致病性和非致病VP的生物学差异，为研究致病性VP的形成机制提供直接或间接的证据。在此基础上，通过同源重组技术研究抗性在VP之间的转移，阐明毒力基因（或毒力岛）通过噬菌体介导的水平转移机制，从而揭示致病性VP在环境和人体中的形成机制，并对噬菌体进行形态和功能研究。本项目将为从根本上预防和控制VP食物中毒提供科学依据，并为研究VP致病机理和毒力基因的调控机制开辟一个新的研究方向。

由致病性副溶血弧菌感染引发的食物中毒已经成为全球严重的食源性公共卫生问题之一。本研究主要从不同环境和临床来源采集大量副溶，对Vp的各项流行病学指标进行测定和比较,并研究致病和非致病Vp的生物学差异，分析非致病和致病Vp特性的差异和流行病学相关性，研究致病性Vp的可能形成机制。在此基础上，通过敲除Vp毒力基因，研究毒力基因与环境之间的调控机制。结果表明，江苏省副溶血弧菌分子流行病学特征以携带tdh基因为主，致病株血清型主要为O3：K6。对非致病和致病副溶血弧菌生物学特性研究发现，tdh阳性株生长速度较慢，但耐药性、耐酸和耐胆汁能力更强；当环境发生变化，tdh毒力基因表达会显著增加达几十倍到1000倍以上，非致病菌株形成生物膜能力要强于致病性菌株，不同副溶蛋白表达和挥发性代谢产物存在差异。tdh毒力基因有助于提高副溶对不良环境的抗性。缺失了tdh2的突变株溶血性、耐酸、耐胆汁以及抗药性显著下降,而回补株能弥补这个趋势，菌体蛋白表达也存在差异。tdh2突变株中细菌素C ABC转运ATP结合蛋白表达增加。发现突变株显著上调表达基因8个，分别为VPA1312、VPA1313、VPA1315、VP2553、VP1549、VP0301、VP1995、VP2890，显著下调表达基因12个，分别为VPA1362、VP2925、VPA1332、VP2516、VPA0660、VPA0606、VPA1436、VP0819、VP0820、VPA1361、VP2770、VPA1348。其中，VP0819(ToxR)下调13.8倍。副溶胞内代谢组学的研究表明，突变株胞内磷脂类物质显著增加，如LysoPE(15:0/0:0)溶源性脑磷脂、PS(17:2/0:0)、 磷脂酰丝氨酸、鞘氨醇等。结论：tdh提高副溶对环境的抗性，可能是基于以下几个方面:1、tdh基因和ToxR、VtrB等调控基因的相互作用;2.ABC转蛋白的表达改变；3、细胞膜磷脂类物质成分变化，导致膜功能改变；4、群体信号分子高丝氨酸内酯表达改变，导致生物膜形成发生变化。5、第二信使3',5'-Cyclic diGMP的含量变化影响副溶对于压力抗性的传递。这些研究解释了致病性副溶在肠道中的大量形成机制，并为研究VP致病机理和毒力基因的调控机制提供了新的思路。