与传统抗菌药物治疗相比,以细菌毒力作为靶点的药物具有非常广阔的发展前景。近期的多项研究显示,众多病原菌的毒力与其群体感应密切相关。为了从群体感应入手进行病原菌防控新策略的探索,为多药耐药致病性大肠杆菌的防控提供新的思路和突破口,本项目以鸡致病性大肠杆菌为研究对象,在对其群体感应系统信号调节因子qseC基因进行克隆与分析的基础上,利用Red同源重组系统,通过突变引物设计、融合PCR产物制备、Red重组功能诱导及感受态细胞制备、电穿孔转化、FRT位点专一性重组,构建qseC基因的缺失突变菌株X△qseC。然后从体外试验和体内动物模型试验两个角度研究野生致病菌株与缺失突变菌株X△qseC的致病性变化,探讨群体感应信号调节因子QseC与细菌致病性的关联,从而为寻找新型药物靶点和防控病原菌提供新型策略与手段。
avain pathogenic E.coli;Qsec gene;pathogenicity;two-component regulation;quorum sensing
为阐明鸡致病性大肠杆菌Qsec介导的群体感应与其致病性的关系,同源重组双交换法构建鸡源致病性大肠杆菌qseC基因缺失突变株(WT△qseC)及其互补株(WT△qseCpBADqseC),PCR、Southern杂交和测序证实构建成功。通过体外试验(生长曲线、竞争试验、豚鼠红细胞黏附试验和荧光定量PCR分析等)和体内试验(LD50测定、组织带菌量、体内竞争试验、感染小鼠生存率等)两个方面评价了qseC基因缺失对鸡大肠杆菌致病性的影响。体外试验显示,WT△qseC相对于野生株的生长速度降低,WT△qseCpBADqseC的生长速度则显著提高。野生株和WT△qseC体外竞争试验竞争参数值为0.67,野生株和WT△qseCpBADqseC体外竞争试验竞争参数为1.14。相对于野生株,WT△qseC的血凝滴度下降50%,I型菌毛相关基因表达下调;WT△qseCpBADqseC的血凝滴度达到野生株水平,且部分I型菌毛相关基因表达上升。体内试验显示,WT△qseC的LD50较野生株下降约2.14倍,而WT△qseCpBADqseC的LD50基本恢复到野生株水平;WT△qseC菌感染小鼠的脾、肝、肺组织带菌量均低于野生株,而WT△qseCpBADqseC感染小鼠的脾、肝、肺组织带菌量较WT△qseC则显著提高,恢复或超过野生株水平。WT△qseC较野生株在小鼠脏器的生存能力降低,WT△qseCpBADqseC则基本恢复或超过野生株水平。WT△qseC感染小鼠后的生存率较野生株提高,而WT△qseCpBADqseC感染小鼠后的生存率则下降,且基本恢复到野生株水平。这些体外和体内的数据表明,qseC基因缺失显著地降低了鸡致病性大肠杆菌的生长速度,生长能力,对豚鼠红细胞的黏附能力以及在鸡体内的感染致病能力。该研究也为基于群体感应信号分子抑制剂的新型抗菌药物作用靶点发掘和开发提供了新思路。