四/五磷酸鸟苷通过调控ESBL差异表达提高细菌耐药适应性的作用研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81500005
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    18.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H0102.呼吸系统感染、炎症与免疫
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

The resistance level to β-lactam agents in ESBL-producing bacteria is positively correlated with the expression level of ESBL genes. Our previous study found the existence of cell-to-cell variation in expression of ESBL genes in single clonal population and the expression level of ESBL genes was increasing with increment of the extracellular ceftriaxone concentration as well as correlated with growth rate of bacteria. The heterogenous expression model of ESBL genes was identified as an important mechanism that bacteria developed to high resistance and adapted to antibiotic stresses. (p)ppGpp which is an important regulator of growth rate of bacteria mediates the expression of many genes of bacteria. We infer that (p)ppGpp can help bacteria develop to high resistance and adapt to antibiotic stresses through mediating the expression of ESBL genes. So, in this study, we intend to 1)collect ESBL-producing bacteria isolates responsible for pneumonia and construct experimental strains carrying the ESBL/GFP, then explore the relationship between concentration of (p)ppGpp and the expression level of ESBL genes; 2) introduce mutants of (p)ppGpp-deficient cells △relA/spot by mutating of relA and spot, the products of which were the (p)ppGpp synthetase, then measure the ESBL expression model of △relA/spot as well as the ability of △relA/spot to fight against the fluctuating stresses of antibiotic, meanwhile compare the differences between △relA/spot and the wild strain. This will contribute to understand the detailed mechanisms of heterogeneous expression of ESBL genes and the mechanisms of resistance of bacteria as well as put forward an innovative theory for developing new antibiotics.
病原菌超广谱β-内酰胺酶(ESBL)表达量决定其耐药水平。我们近期研究证实ESBL表达量在核酸序列完全相同的细菌间存在差异,并与细菌生长速率相关,且可随抗生素浓度变化而变化,从而提高了细菌耐药适应性,但其机制尚不明确。四/五磷酸鸟苷[(p)ppGpp] 参与调节多种基因表达,且是细菌生长速率的重要调控因子。我们推测(p)ppGpp通过调节ESBL表达量提高细菌的耐药适应性。本课题拟收集肺部感染来源产ESBL临床菌株,构建携带有ESBL/GFP荧光表达载体的实验菌株,探讨临床和实验菌株ESBL表达量与(p)ppGpp的关系;通过构建(p)ppGpp合成酶基因relA/spot双缺失菌株,研究(p)ppGpp 缺失情况下细菌ESBL表达模式及对抗生素的适应能力,并比较双缺失菌株与野生菌株的差异,以深入了解ESBL差异表达机制,为深入认识细菌耐药、寻求新的抗生素靶点提供策略和思路。

结项摘要

病原菌超广谱β-内酰胺酶(ESBL)表达量决定其耐药水平。我们近期研究证实ESBL表达量在核酸序列完全相同的细菌间存在差异,并与细菌生长速率相关,且提高了细菌耐药适应性,但其机制尚不明确。本研究首先收集了武汉协和医院肺部感染产ESBL大肠杆菌与肺炎克雷伯杆菌菌株及临床资料,并测定细菌携带的耐药基因,基因背景及菌株间的流行病学关系。通过构建ESBL/GFP融合基因,利用流式细胞仪检测细菌在不同生长情况下ESBL表达情况,同时测定ESBL不同表达亚群对多种抗生素(美罗培南、阿米卡星)的耐受性(最低杀菌时MDK99.99)。同时提取不同生长状态的细菌各表达亚群RNA送转录组及代谢组检测。结果显示①我院肺部感染产ESBLs大肠杆菌和肺炎克雷伯杆菌检出率高,耐药性强、在全球爆发流行的大肠杆菌ST131型及高毒力、携带多种耐药质粒的高致病性肺炎克雷伯杆菌ST11在我院流行。② 携带有ESBL/GFP的实验菌株A1指数生长期极高表达亚群细菌中VBNC状态细菌较极低表达及普通表达亚群明显增高,且该部分细菌对抗生素耐受性明显增强,持留菌比例较低表达亚群明显增高。③分析实验菌株A1在生物被膜/平台期细菌ESBL表达情况,结果提示细菌处于生物被膜/平台期中晚期时存在ESBL表达明显不同的细菌亚群,且各亚群细菌生长速率与对抗生素耐受性存在差异。④已分选指数生长期ESBL极高表达群与普通表达及极低表达群细菌RNA,及分选生物被膜/平台期细菌不同ESBL表达亚群细菌RNA,并已送转录组及代谢组(ppGpp)分析,结果近期回报。上述研究揭示了ESBL临床流行情况,系统阐述了不同生长状态下ESBL差异表达现象,该差异表达不仅与本身耐药基因介导的细菌耐药相关,更与基因水平外的细菌对抗其余抗生素的压力、有活力但不可培养细菌(VBNC)及持留菌密切相关,本研究转录组及代谢组学相关分析结果,本研究结果将深入认识VBNC及持留菌形成机制,以为控制临床慢性迁延不愈的感染及感染复发、遏制细菌耐药的发展提供新的策略。

项目成果

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专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(2)
专利数量(0)

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王小溶的其他基金

能量调控在细菌β内酰胺酶过表达与细菌休眠相互关系中的作用及机制
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    52 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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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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