BolA调控c-di-GMP通路影响鼠伤寒沙门菌多细胞行为的作用机制研究.pdf

摘要

鼠伤寒沙门菌（SalmonellaTyphimurium）是一种人兽共患病原菌，对人和畜禽以

及其他动物均有致病性，不仅给养殖业造成巨大损失，而且严重威胁食品安全和公共

卫生。近年来，具有多细胞行为特征的鼠伤寒沙门菌受到了越来越多的关注，其主要

特征表现为强生物被膜形成能力和群集运动，这使得菌株的抗逆能力、耐药性和致病

潜力增强，给鼠伤寒沙门菌的防控带来更大的挑战，急需阐明其相关机制。有研究发

现，c-di-GMP是影响细菌多细胞行为产生的关键通路，在生物被膜形成和运动性方面

发挥着重要作用。基于此，我们选取该通路中的重要调控因子BolA为研究对象，并

对构建的BolA缺失株、过表达株和野生株进行多细胞行为表型鉴定，进一步对这些

菌株进行转录组测序，重点分析与多细胞行为相关基因的变化趋势并进行相关生物学

表型鉴定，最后通过探索BolA对c-di-GMP通路在生物被膜形成和运动性中的调控作

用进而揭示多细胞行为的产生机制，为鼠伤寒沙门菌的防控奠定理论基础。

首先，通过刚果红平板实验和激光共聚焦对实验室构建的鼠伤寒沙门菌BolA缺

269BolA269BolA+WT269

失株△、过表达株和野生株进行了多细胞行为表型鉴定，

发现与野生株相比，BolA缺失株多细胞行为减弱，而269BolA+多细胞行为明显增强。

进一步通过肉汤稀释法对5种β-内酰胺类药物进行耐药性检测，发现与WT269相比，

269BolA+对5种β-内酰胺类药物的MIC值提高2至32倍。表明BolA促进鼠伤寒沙门

菌多细胞行为的产生，并增强其对β-内酰胺类药物的耐药性。进一步开展转录组测序

BolABolA998872

和分析发现，与野生株和缺失株相比，当过表达时分别有和个差

异表达基因，这些差异基因主要分布于三羧酸循环、脂多糖合成、嘌呤嘧啶代谢、氨

基酸合成、鞭毛合成等生物过程，与细菌的生物被膜形成和运动性密切相关。说明在

基因水平上，BolA影响菌株多细胞行为产生中的生物被膜形成和运动性。

针对转录组分析发现的BolA主要影响多细胞行为中的生物被膜形成和运动性，

本研究进一步对这两个方面进行相关差异基因的详细分析和生物学表型鉴定，发现在

生物被膜方面，与野生株相比269BolA+生物被膜胞外基质中胞外多糖，胞外蛋白质和

eDNA分别有85.71%、65.51%、64%的差异基因上调表达。并且TCA（三羧酸循环）

98BolA

相关的个差异基因中有个基因在过表达时发生上调。在表型上通过检测生

物被膜形成能力和相关胞外基质定量中发现，与WT269生物被膜形成能力相比，269

△BolA降低了1.21倍，而269BolA+升高了3.6倍。且与WT269相比，269△BolA胞

I

eDNA269BolA+30.0%60.2%

外多糖，胞外蛋白质和的含量减少，而分别增加了，，

57%，表明BolA可以通过增加胞外物质的含量和影响TCA促进生物被膜的形成。在

运动方面，与WT269和269△BolA相比269BolA+分别有21和30个鞭毛基因均下调

表达。在运动表型上通过测量菌株在0.3%琼脂平板上的运动直径，发现269BolA+的

运动能力与WT269和269△BolA相比显著降低。表明BolA通过降低鞭毛基因的表达

抑制菌株的运动性。

c-di-GMP20

通过转录组分析通路，发现有个相关基因差异表达，选取该通路重

要且显著差异表达基因Yeaj与Yhjh分别构建单缺失株、BolA过表达同时缺失Yeaj