肺炎克雷伯菌基因组岛的功能研究与比较分析

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    31170082
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    60.0万
  • 负责人：
    欧竑宇
  • 依托单位：
    上海交通大学
  • 学科分类：
    C0104.微生物遗传与生物合成
  • 结题年份：
    2015
  • 批准年份：
    2011
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2012-01-01 至2015-12-31

项目摘要

条件致病肺炎克雷伯菌是医源性感染最重要革兰氏阴性菌之一，耐药性日益严重。比较分析发现不同来源的肺炎克雷伯菌，除了拥有保守染色体骨架外，还有一些菌株特异的、通过水平转移获得的基因组岛。岛上所携带的外源基因有助于维持细菌在特定生态环境中获得优势。本课题在系统分析肺炎克雷伯菌环境和临床菌株中基因组岛功能的基础上，研究岛在染色体的特异性整合及其在相同tRNA基因位点间跳跃的潜在机制。另一方面，分析宿主对外源基因组岛的调控，如宿主通过毒素-抗毒素系统来维持岛的稳定性，及借助简单序列重复来调控外源基因的表达。通过以上两方面来探讨宿主和外源DNA片段相互作用及共进化等问题，以期为肺炎克雷伯菌致病性和耐药性传播等研究提供新思路。

结项摘要

病原细菌耐药性日益增加和广泛播散，已成为全球关注的公共卫生问题。肺炎克雷伯菌是院内感染最重要的多重耐药条件致病菌之一。除了常报道的质粒介导耐药性播散，多重耐药病原菌可借助整合在染色体上的整合子、转座子和基因组岛等可移动遗传元件快速地获得致病和耐药等新性状。基因组岛在不同种属细菌中广泛分布，尤其在肠杆菌科细菌的适应性进化中扮演了重要的角色。本项目考查了肺炎克雷伯菌基因组岛tmGI_Kp35在临床菌株的分布；该岛大小为36 kb，编码了一个新的原噬菌体，发现了该岛广泛出现在10个已全测序的肺炎克雷伯菌基因组和35个不同来源的肺炎克雷伯菌临床株中。本项目重点研究了属于中国流行克隆群（ST11分型）、碳青霉烯类耐药的肺炎克雷伯菌HS11286。该菌株染色体的tRNA-Asn基因位点插入了一个62 kb的基因组岛ICEKpnHS11286-1, 编码重要致病因子--耶尔森杆菌素(铁载体)的合成、转运和调节。采用“干-湿”结合方法分析了ICEKpnHS11286-1的转移特性，发现了ICEKpnHS11286-1可低频率自行转移，整合在受体菌染色体的不同tRNA-Asn基因位点；识别和实验验证了该岛的转移起始位点oriT及VI型分泌系统介导的接合转移模块。本项目还预测和验证了肺炎克雷伯菌HS11286染色体中5对II型毒素-抗毒素系统，发现了在肺炎克雷伯菌广泛存在的、一对新的II型毒素-抗毒素系统；识别和鉴定了肺炎克雷伯菌HS11286中具有细菌细胞间拮抗作用的VI型分泌系统T6SS-1, 发现了T6SS-1在多利培南和头孢曲松等临床常用抗生素的诱导下行使分泌效应蛋白功能。此外，面对剧增的基因组岛多样性复杂数据，结合实验研究的急切需求，本项目开发了一个生物信息学免费工具 (II型毒素-抗毒素系统预测工具TAfinder) 和两个开放数据库 (VI型分泌系统数据库SecReT4和VI分泌系统数据库SecReT6)，有助于大数据挖掘和辅助实验数据分析。总之，本项目探讨了外源基因组岛对肺炎克雷伯菌基因组进化的影响，将可能为切断可移动遗传元件介导的致病和耐药基因快速传播提供新的思路。

项目成果

期刊论文数量（19）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Deletion of TnAbaR23 Results in both Expected and Unexpected Antibiogram Changes in a Multidrug-Resistant Acinetobacter baumannii Strain
TnAbaR23 的删除导致多重耐药鲍曼不动杆菌菌株中预期和意外的抗菌谱变化
  • DOI：
    10.1128/aac.05334-11
  • 发表时间：
    2012-04-01
  • 期刊：
    ANTIMICROBIAL AGENTS AND CHEMOTHERAPY
  • 影响因子：
    4.9
  • 作者：
    Kocher, Mandira;Crosatti, Marialuisa;Rajakumar, Kumar
  • 通讯作者：
    Rajakumar, Kumar
PSP: rapid identification of orthologous coding genes under positive selection across multiple closely related prokaryotic genomes.
PSP：在多个密切相关的原核基因组的正选择下快速鉴定直系同源编码基因
  • DOI：
    10.1186/1471-2164-14-924
  • 发表时间：
    2013-12-27
  • 期刊：
    BMC genomics
  • 影响因子：
    4.4
  • 作者：
    Su F;Ou HY;Tao F;Tang H;Xu P
  • 通讯作者：
    Xu P
ThioFinder: a web-based tool for the identification of thiopeptide gene clusters in DNA sequences.
ThioFinder：一种基于网络的工具，用于识别 DNA 序列中的硫肽基因簇
  • DOI：
    10.1371/journal.pone.0045878
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    PloS one
  • 影响因子：
    3.7
  • 作者：
    Li J;Qu X;He X;Duan L;Wu G;Bi D;Deng Z;Liu W;Ou HY
  • 通讯作者：
    Ou HY
Characterization of a novel chaperone/usher fimbrial operon present on KpGI-5, a methionine tRNA gene-associated genomic island in Klebsiella pneumoniae.
肺炎克雷伯菌中与甲硫氨酸 tRNA 基因相关的基因组岛 KpGI-5 上存在的新型伴侣/引座菌毛操纵子的表征
  • DOI：
    10.1186/1471-2180-12-59
  • 发表时间：
    2012-04-20
  • 期刊：
    BMC microbiology
  • 影响因子：
    4.2
  • 作者：
    van Aartsen JJ;Stahlhut SG;Harrison EM;Crosatti M;Ou HY;Krogfelt KA;Struve C;Rajakumar K
  • 通讯作者：
    Rajakumar K
ICEberg: a web-based resource for integrative and conjugative elements found in Bacteria.
ICEberg：细菌中发现的整合和共轭元素的网络资源
  • DOI：
    10.1093/nar/gkr846
  • 发表时间：
    2012-01
  • 期刊：
    Nucleic acids research
  • 影响因子：
    14.9
  • 作者：
    Bi D;Xu Z;Harrison EM;Tai C;Wei Y;He X;Jia S;Deng Z;Rajakumar K;Ou HY
  • 通讯作者：
    Ou HY

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细菌基因组序列中ε-聚赖氨酸合成酶的生物信息学识别与分析
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    10.13344/j.microbiol.china.150170
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    2015
  • 期刊：
    微生物学通报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    王静;谭之磊;毕德玺;贾士儒;欧竑宇
  • 通讯作者：
    欧竑宇
利用酵母同源重组系统克隆肺炎克雷伯菌基因组岛
  • DOI：
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  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    上海交通大学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    陈楠;欧竑宇;贾士儒;邓子新;张杰;蒋晓飞;贺新义;秦广雍;易梅
  • 通讯作者：
    易梅
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  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    微生物学通报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    欧竑宇
  • 通讯作者：
    欧竑宇

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tRNA基因启动子起动整合性接合元件ICEKp1整合酶转录的机制研究
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AI项目解读示例

课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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