噬菌体是感染细菌的病毒,有望作为临床耐药菌感染的治疗剂而具有重要研究价值。噬菌体侵入敏感宿主后,早期即可表达一些基因,能迅速控制宿主菌生长,为其自身的复制创造适宜环境。因此噬菌体关闭宿主代谢功能的基因常常是一些早期基因,但噬菌体极富多样性,目前对噬菌体早期基因的认识还非常有限。MmP1是我室分离的一株耐药摩氏摩根菌噬菌体,全基因组测序证实其为T7家族新成员,预测的早期基因有12个,9个功能未知。本项目拟用RT-PCR方法鉴定MmP1早期基因表达,根据实验分析选择其中4个分别构建诱饵质粒,与宿主基因组表达文库进行细菌双杂交,从宿主全基因组水平筛选与MmP1早期蛋白相互作用分子,进行测序和信息学分析,再对宿主菌中的靶基因分别实施敲除,构建突变菌株,观察其对MmP1感染的影响,从噬菌体早期基因与宿主功能基因相互作用角度探讨MmP1寄生宿主菌的机制,为筛选新的摩氏摩根菌治疗剂提供靶点和依据。
Bacteriophages;Early gene;Bacterial two-hybrid assay (B2H);Genomic sequencing;RNA-seq
噬菌体是感染细菌的病毒,侵入敏感宿主后,早期即可表达一些基因,能迅速控制宿主菌生长,为其自身的复制创造适宜环境。噬菌体关闭宿主代谢功能的基因常常是一些早期基因,但噬菌体极富多样性,目前对噬菌体早期基因的认识还非常有限。噬菌体MmP1是我室自行分离的一株新噬菌体,全基因组测序证实其为T7家族新成员。预测的早期基因有12个,9个功能未知。本项目首先用qRT-PCR方法证实早期推定基因的表达,其中效果较为理想的是g2、g3、g5、g6、g8、g10和g11基因7个基因。接着,将噬菌体MmP1早期推定基因克隆到细菌双杂交系统的pBR质粒表达载体上,转化DH5α大肠埃希菌,挑选氯霉素(Cm)抗性菌落,提取质粒进行测序分析,获得序列正确的诱饵质粒。然后提取宿主菌CQSW20全基因组DNA,用Sau3AI进行部分酶切,回收0.5-1.5kb片段,克隆至pRAC表达质粒,电转化DH5α大肠埃希菌,构建宿主菌基因组文库。采用细菌双杂交(B2H)系统对噬菌体MmP1早期推定基因和宿主菌基因组文库进行初筛,目前尚未获得理想结果。项目组对实验内容作了必要的调整。由于宿主菌CQSW20背景对项目实验展开至关重要,试剂盒提取宿主菌CQSW20基因组DNA送军科五所进行了全基因组测序,序列拼接全长约4.6Mb,包含超过4500个基因,基因组分析其为大肠埃希菌K-12菌群。针对细菌双杂交实验效果不佳,项目组对噬菌体MmP1和宿主菌CQSW20进行了RNAseq转录组测序分析。通过在细菌对数生长早期加入噬菌体MmP1,观察噬菌体MmP1在繁殖早期不同时间段噬菌体和宿主菌的基因转录情况,分析噬菌体早期基因对细菌生长的影响,探讨其寄生机制。而且,宿主菌CQSW20株全基因组测序和噬菌体MmP1与宿主菌转录组测序的完成,有助于设计特异性的表达文库,为探索细菌双杂交实验提供了针对性,从而为探讨噬菌体MmP1和其寄生宿主相互作用机制,筛选新的宿主菌治疗剂提供靶点奠定一定基础。目前项目组发表相关技术文章2篇,培养博士后1名。