信号分子AI-2调控c-di-GMP代谢基因影响禽致病性大肠杆菌生物被膜形成的分子机制

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基本信息

  • 批准号：
    31872483
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    59.0万
  • 负责人：
    韩先干
  • 依托单位：
    中国农业科学院上海兽医研究所
  • 学科分类：
    C1803.兽医细菌及其他微生物学
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Autoinducer-2 (AI-2 ) and cyclic diguanylic acid (c-di-GMP) play important roles in regulation of biofilm formation in bacteria. Our previous researches showed that AI-2 affected biofilm formation of Avian pathogenic Escherichia coli (APEC) by regulation of specific genes, which are responsible for synthesizing and degrading c-di-GMP (named metabolic genes of c-di-GMP ). However, the mechanism is still not clear in APEC. For elucidation the regulatory mechanism of AI-2 in biofilm formation, this study include: 1) Identification of metabolic genes of c-di-GMP and evaluation of affecting the formation of APEC biofilm by AI-2. 2) Study the molecular mechanism of metabolic genes of c-di-GMP in regulating biofilm formation. 3) Regulatory effects of AI-2 and c-di-GMP on metabolic genes of c-di-GMP in biofilm formation. 4) The relationship between metabolic genes of c-di-GMP and STING signaling pathway on hosts in the process of APEC infection. This study will promote future prevention and control strategies against APEC infection.
LuxS/AI-2型群体感应系统的自诱导信号分子AI-2(Autoinducer-2)和细菌第二信使环二鸟苷酸（c-di-GMP)对细菌生物被膜形成具有重要调控作用。对禽致病性大肠杆菌（APEC）的前期研究结果表明，AI-2通过调控c-di-GMP代谢基因（包括合成和降解）影响其生物被膜形成，但机制不明，目前未见相关报道。为了解析相关作用机制，本项目拟开展：1）鉴定受AI-2调控，影响APEC生物被膜形成的c-di-GMP代谢基因；2）解析c-di-GMP代谢基因在调控生物被膜形成过程中的分子机制；3）阐明在APEC中，AI-2和c-di-GMP对c-di-GMP代谢基因的调控作用；4）探讨c-di-GMP代谢基因在APEC感染宿主过程中与宿主STING信号通路间的交互关系。通过本研究的开展，将从调控群体感应和c-di-GMP角度为APEC有效防控提供新思路。

结项摘要

LuxS/AI-2型群体感应系统的信号分子AI-2和细菌第二信使环二鸟苷酸（c-di-GMP)对细菌生物被膜形成具有重要调控作用。.本项目通过开展LuxS/AI-2型密度感应系统和c-di-GMP调控APEC生物被膜形成的分子机制的研究, 可从生物被膜的角度为APEC 的防控提供新思路。本项目发表论文13篇（SCI论文7篇），毕业研究生8名（博士名），参加国际会议1次，完成申请书研究内容和考核指标，研究成果如下:.1）对APEC菌株DE17进行全基因组测序，筛选DE17中参与c-di-GMP代谢的基因29个，通过双荧光报告系统鉴定12个c-di-GMP合成酶基因；.2）建立了基于高效液相色谱法（HPLC），定量检测大肠杆菌胞内c-di-GMP浓度的方法；.3) 成功构建含有6318株突变株的APEC突变文库, 鉴定30个显著影响APEC生物被膜形成的基因；.4）筛选、鉴定可与luxS共同参与调控生物被膜形成的c-di-GMP 代谢基因dgcP，其具有c-di-GMP合成酶合成酶功能，且与LuxS/AI-2型群体感应系统共同调控大肠杆菌运动性和毒力等生物学特性；.5) 解析了dgcP调控APEC生物被膜形成的分子机制，结果表明，DgcP和RcsB互作，并且RcsB能够结合dgcP和趋化基因tar的启动子区域，阐明dgcP通过RcsB依赖性的方式激活大肠杆菌趋化性进而影响生物被膜的形成分子机制；.6) 证明了DgcI能够显著降低生物被膜的形成，鉴定了DgcI的互作蛋白GlpD和NarX，为进一步探究dgcI调控生物被膜形成的分子机制提供了思路；.7) 探究了c-di-GMP代谢基因ydiV和yeaJ在大肠杆菌与宿主互作中的作用，结果表明yeaJ能够协助大肠杆菌逃避宿主 STING 炎症反应，ydiV的缺失有助于大肠杆菌逃避免疫识别，表明 c-di-GMP代谢基因在大肠杆菌与宿主互作过程中发挥重要作用；.8) 利用平衡透析法证明TruA是c-di-GMP受体蛋白，并通过点突变实验证明第78位点为TruA的活性位点。缺失truA能够显著降低APEC的运动性、生物被膜形成及对DF-1细胞、Hela细胞和HD-11细胞的粘附、入侵能力。. 本研究结果将为从调控群体感应和c-di-GMP角度为APEC有效防控提供新思路。

项目成果

期刊论文数量（13）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Lsr operon is associated with AI-2 transfer and pathogenicity in avian pathogenic Escherichia coli
Lsr 操纵子与 AI-2 转移和禽致病性大肠杆菌的致病性有关。
  • DOI：
    10.1186/s13567-019-0725-0
  • 发表时间：
    2019-12
  • 期刊：
    Veterinary Research
  • 影响因子：
    4.4
  • 作者：
    Jiakun Zuo;Huifang Yin;Jiangang Hu;Jinfeng Miao;Zhaoguo Chen;Kezong Qi;Zhihao Wang;Jiansen Gong;Vanhnaseng Phouthapane;Wei Jiang;Rongsheng Mi;Yan huang;Chen Wang;Xiangan Han
  • 通讯作者：
    Xiangan Han
双组分系统CpxR影响禽致病性大肠杆菌的耐药性、抗血清杀菌能力及毒力
  • DOI：
    10.11843/j.issn.0366-6964.2021.04.020
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    畜牧兽医学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    易正飞;张耀东;王瑶;朱红;陶程琳;Afayibo Dosseh Jean Apotre;李涛;祁晶晶;田明星;丁铲;于圣青;王少辉
  • 通讯作者：
    王少辉
禽致病性大肠杆菌luxS和rbsC双基因缺失株的构建及生物特性分析
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    中国动物传染病学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    涂春田;左佳坤;蒋蔚;陈兆国;米荣升;黄燕;韩先干;汪洋
  • 通讯作者：
    汪洋
The Deletion of yeaJ Gene Facilitates Escherichia coli Escape from Immune Recognition
yeaJ基因的缺失有利于大肠杆菌逃避免疫识别
  • DOI：
    10.1128/jb.00336-21
  • 发表时间：
    2021-07
  • 期刊：
    JOURNAL OF BACTERIOLOGY
  • 影响因子：
    3.2
  • 作者：
    Wang Xudong;Lin Xinguang;Wan Zhixin;Wang Shaohui;Zuo Jiakun;Wang Zhihao;Xu Yuanyuan;Han Xiangan;Miao Jinfeng
  • 通讯作者：
    Miao Jinfeng
Identification of novel biofilm genes in avian pathogenic Escherichia coli by Tn5 transposon mutant library
Tn5转座子突变体文库鉴定禽致病性大肠杆菌新生物膜基因
  • DOI：
    10.1007/s11274-022-03314-4
  • 发表时间：
    2022-08-01
  • 期刊：
    WORLD JOURNAL OF MICROBIOLOGY & BIOTECHNOLOGY
  • 影响因子：
    4.1
  • 作者：
    Hu, Jiangang;Gu, Yi;Qi, Kezong
  • 通讯作者：
    Qi, Kezong

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其他文献

O78血清型禽致病性大肠杆菌油乳剂灭活疫苗的研制及其对鸭的免疫保护作用
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    韩先干
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  • 通讯作者：
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  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
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  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    罗燕秋;吴小卡;吕小龙;胡剑刚;王少辉;米荣升;黄燕;祁克宗;易道生;陈兆国;韩先干
  • 通讯作者：
    韩先干

其他文献

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福建省禽致病性大肠杆菌遗传演化、感染机制及新型防控靶标研究
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  • 项目类别：
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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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