假結(jié)核耶爾森氏菌Ⅵ型分泌系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性機(jī)制研究.pdf

1、細(xì)菌在其生存周期和感染過程中，為應(yīng)對(duì)多變的極端環(huán)境和與外界環(huán)境的物質(zhì)交換，細(xì)菌進(jìn)化出了七種不同類型的分泌系統(tǒng)，即Ⅰ-Ⅶ型分泌系統(tǒng)。它們能特異地分泌相關(guān)作用底物和效應(yīng)蛋白，以介導(dǎo)特異的生物學(xué)功能來促進(jìn)細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖、環(huán)境適應(yīng)性和致病能力。Ⅵ型分泌系統(tǒng)(TypeⅥsecretion system，T6SS)是近些年才發(fā)現(xiàn)的一種分布廣泛、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的新型分泌系統(tǒng)。在同一細(xì)菌中具有多套不同的T6SS，這意味著其可能具有多種不同的功能:T6SS參與

2、了細(xì)菌與宿主的相互作用、細(xì)菌之間的競(jìng)爭(zhēng)和細(xì)菌的環(huán)境適應(yīng)性等。其中T6SS對(duì)促進(jìn)細(xì)菌的環(huán)境適應(yīng)性是T6SS領(lǐng)域非?；钴S的前沿研究新方向之一，揭示T6SS的環(huán)境適應(yīng)性新功能在工業(yè)微生物的發(fā)酵生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)微生物的環(huán)境釋放，病原微生物抵御宿主免疫系統(tǒng)攻擊等方面均具有重要意義。
　　假結(jié)核耶爾森氏菌(Y.pseudotuberculosis)，是一種重要的人畜共患病原菌，可引起人類疾病。其和鼠疫耶爾森氏菌、小腸結(jié)腸炎耶爾森氏菌在進(jìn)化和生理生化

3、特征上有著極高的相似性。在假結(jié)核耶爾森氏菌中含有4套T6SS，預(yù)示著該菌中T6SS功能的多樣性。在前期的研究中發(fā)現(xiàn)其T6SS4具有環(huán)境適應(yīng)性功能，但還缺少適應(yīng)性機(jī)制的深入系統(tǒng)研究。本研究以假結(jié)核耶爾森氏菌為模式菌，以T6SS為主要研究對(duì)象，以期揭示細(xì)菌T6SS的環(huán)境適應(yīng)性功能及其調(diào)控機(jī)制。主要研究結(jié)果如下:
　　1.發(fā)現(xiàn)了一個(gè)離子結(jié)合型T6SS效應(yīng)蛋白YezP，其可結(jié)合鋅離子并促進(jìn)細(xì)菌對(duì)鋅離子的獲得。在逆境環(huán)境中或感染宿主過程中，

4、多種逆境脅迫產(chǎn)生的活性氧介導(dǎo)OxyR激活T6SS4表達(dá)，T6SS4分泌效應(yīng)蛋白YezP至細(xì)胞外。胞外YezP結(jié)合環(huán)境中鋅離子促進(jìn)了細(xì)菌對(duì)鋅離子的獲得，鋅離子與鐵離子競(jìng)爭(zhēng)抑制芬頓反應(yīng)，減少高毒性的羥基自由基的生成，最終降低逆境脅迫下活性氧的細(xì)胞毒性，增加細(xì)菌的環(huán)境適應(yīng)性和致病能力。
　　2.揭示了假結(jié)核耶爾森氏菌在逆境環(huán)境或感染宿主過程中，基于T6SS-YezP-HmuR-ZnuABC的梯度應(yīng)答機(jī)制:(1)在鋅離子充裕時(shí)，細(xì)菌即可通

5、過自由擴(kuò)散途徑獲得所需要的鋅離子;(2)在鋅離子缺乏但無氧化脅迫時(shí)，細(xì)菌ZnuABC系統(tǒng)表達(dá)，部分表達(dá)T6SS4和HmuR系統(tǒng)，細(xì)菌主要通過ZnuABC途徑獲得所需要的鋅離子;(3)在鋅離子缺乏且氧化脅迫時(shí)，ZnuABC系統(tǒng)表達(dá)的同時(shí)也伴隨T6SS4和HmuR系統(tǒng)的高表達(dá)，高表達(dá)的T6SS4分泌效應(yīng)蛋白YezP。分泌到胞外的效應(yīng)蛋白YezP結(jié)合鋅離子并協(xié)助外膜受體蛋白HmuR轉(zhuǎn)運(yùn)鋅離子到周質(zhì)空間，最終鋅離子經(jīng)過ZnuABC系統(tǒng)進(jìn)入胞內(nèi)發(fā)