WalKR通过CcpA调控万古霉素中介耐药金黄色葡萄球菌致病性的机制研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81672071
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    57.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H2209.病原生物与感染研究新技术与新方法
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

The discovery and epidemic of vancomycin-intermediate Staphylococcus aureus (VISA) have brought a great challenge to clinical treatment. Most studies have demonstrated that the mutations in some specific genes are associated with the development of VISA and the pathogenicity of VISA was decreased compared to its parent strain, however, the mechanisms for the pathogenic change of VISA remain to be elucidated. We previously isolated and characterized a VISA strain XN108 (MIC=12 µg/ml), and the genomic sequencing revealed that the mutation of S221P in WalK is responsible for the VISA phenotype. The expression of virulence factors was down-regulated in XN108. We suppose that the mutation of WalK may affect the activation of WalR, thereby down-regulates the quorum sensing system (QS) through the catabolite control protein (CcpA), resulting in the decreased pathogenicity of the VISA strain. To test this hypothesis, this project aims to reveal the influence of WalK S221P mutation on the activity of WalR. The regulatory function of WalR on ccpA will be investigated by electrophoretic mobility shift assay (EMSA) and lacZ reporter gene strategy. The gene replacement of WalK S221P, and ccpA gene knock-out and complement experiments will be performed to test the effects of WalK mutation on the expression of virulence factors. The pathogenesis of mutant and wild-type strains will also be evaluated using cell line and animal experiments. The elucidation of WalKR roles in controlling the pathogenicity of VISA via CcpA will not only be important for understanding the pathogenic alteration of VISA strain, but also lay down a great foundation in the development of new strategies to control infections caused by VISA.
万古霉素中介耐药金葡菌(VISA)的发现和流行给临床治疗带来了严峻挑战。研究表明,特定基因的突变与VISA形成相关,且VISA的致病性下降,其机制不清。我们前期报道了一株VISA,基因组测序发现其WalK发生了S221P突变,该新突变与VISA表型相关,预实验发现该菌的毒力基因显著下调,推测WalK突变影响了WalR的激活,通过下调细菌代谢控制蛋白CcpA,抑制了群体感应系统(QS)的功能,导致VISA致病性下降。为证实该假设,本项目拟探讨WalK突变对WalR活化的影响;通过EMSA和lacZ报告实验证实WalKR对ccpA的调控作用;构建WalK回复株,ccpA敲除及回补株,检测这些菌株的QS变化及毒力因子表达水平,再通过细胞和动物实验评价菌株的致病性,阐明WalKR通过CcpA调控VISA致病性的机制,不仅对理解VISA致病性的变化有意义,且可为寻找控制VISA感染的新策略奠定基础。

结项摘要

万古霉素中介耐药金葡菌(VISA)的发现和流行给临床治疗带来了新挑战。为研究WalK突变通过细菌代谢控制蛋白CcpA,导致VISA致病性降低的作用与机制,本项目开展了WalK突变对WalR活化的影响,WalKR调控ccpA以及agr的分子机制研究。通过制备WalK野生型及其突变体以及WalR的重组蛋白,放射自显影检测目标蛋白的磷酸化,证实WalK(S221P)的自磷酸化水平下降,通过EMSA证实WalK(S221P)突变激活的效应蛋白WalR结合靶基因lytM启动子的能力下降,从生化水平阐明了WalK突变对WalR调控功能的影响。将XN108中的WalK突变进行回复,发现回复菌对万古霉素的耐药水平降低。进一步构建lacZ报告系统,结合EMSA实验证实WalKR对ccpA具有直接调控作用,这种促进作用可能与VISA耐药表型有关。同理,证实WalKR对agr具有直接抑制功能,这可能与VISA的毒力降低有关。通过构建ccpA基因敲除株和回补菌株,发现ccpA缺失导致XN108万古霉素耐药性降低,回复后菌株耐药性升高;这一表型在VISA标准株Mu50中也得到证实,表明CcpA影响金葡菌万古霉素耐药性有一定的普遍性。转录组学和代谢组学分析显示,ccpA敲除改变的通路和产物涉及氨基酸代谢、氧化还原等。实验还证实回复菌株的溶血活性增强,多种毒力因子表达上调。利用RAW264.7细胞模型,观察XN108及其突变菌株感染后,细胞破坏程度及LDH的释放水平,从细胞水平评价了菌株毒力变化;建立小鼠皮肤和血流感染模型,证实回复株的致病性和脏器定植能力增强。发表论文8篇,获授权专利1项,培养研究生5人。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
WalK(S221P)突变影响万古霉素中等耐药金黄色葡萄球菌毒力的作用
  • DOI:
    10.16016/j.1000-5404.201910057
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    第三军医大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    饶一凡;毛旭虎;彭华刚;尚伟龙;饶贤才
  • 通讯作者:
    饶贤才
A novel SigB(Q225P) mutation in Staphylococcus aureus retains virulence but promotes biofilm formation
金黄色葡萄球菌中的一种新的 SigB(Q225P) 突变保留了毒力,但促进了生物膜的形成
  • DOI:
    10.1038/s41426-018-0078-1
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Emerg Microbes Infec
  • 影响因子:
    13.2
  • 作者:
    Liu H;Shang W;Hu Z;Zheng Y;Yuan J;Hu Q;Peng H;Cai X;Tan L;Li S;Zhu J;Li M;Hu X;Zhou R;Rao X;Yang Y
  • 通讯作者:
    Yang Y
WalK(S221P), a naturally occurring mutation, confers vancomycin resistance in VISA strain XN108
WalK(S221P) 是一种自然发生的突变,赋予 VISA 菌株 XN108 万古霉素耐药性
  • DOI:
    10.1093/jac/dkw518
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Journal of Antimicrobial Chemotherapy
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Peng Huagang;Hu Qiwen;Shang Weilong;Yuan Jizhen;Zhang Xiaopeng;Liu Hui;Zheng Ying;Hu Zhen;Yang Yi;Tan Li;Li Shu;Hu Xiaomei;Li Ming;Rao Xiancai
  • 通讯作者:
    Rao Xiancai
Virulence Determinants Are Required for Brain Abscess Formation Through Staphylococcus aureus Infection and Are Potential Targets o f Antivirulence Factor Therapy
金黄色葡萄球菌感染形成脑脓肿需要毒力决定因子,并且是抗毒力因子治疗的潜在目标
  • DOI:
    10.3389/fmicb.2019.00682
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Frontiers in Microbiology
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Zheng Ying;Shang Weilong;Peng Huagang;Rao Yifan;Zhao Xia;Hu Zhen;Yang Yi;Hu Qiwen;Tan Li;Xiong Kun;Li Shu;Zhu Junmin;Hu Xiaomei;Zhou Renjie;Li Ming;Rao Xiancai
  • 通讯作者:
    Rao Xiancai
Vancomycin resistant Staphylococcus aureus infections: A review of case updating and clinical features
万古霉素耐药金黄色葡萄球菌感染:病例更新和临床特征的回顾
  • DOI:
    10.1016/j.jare.2019.10.005
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    J Adv Res
  • 影响因子:
    10.7
  • 作者:
    Cong Yangguang;Yang Sijin;Rao Xiancai
  • 通讯作者:
    Rao Xiancai

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  • 期刊:
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  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    胡福泉
末端酶介导的双链DNA病毒核酸组
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    生命的化学,2006,26(5):429-431
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈志瑾;申晓冬;张克斌;饶贤才
  • 通讯作者:
    饶贤才

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WalK(S221P)突变促进金黄色葡萄球菌荚膜产生的作用机制
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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。
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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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