大肠杆菌表面多糖抗原多样性的遗传进化机制的系统研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    30900041
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    22.0万
  • 负责人：
    刘斌
  • 依托单位：
    南开大学
  • 学科分类：
    C0104.微生物遗传与生物合成
  • 结题年份：
    2012
  • 批准年份：
    2009
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2010-01-01 至2012-12-31

项目摘要

O抗原（多糖分子）是革兰氏阴性细菌的主要表面抗原，其在宿主免疫系统长期压力下形成了生物界中最主要的多样性。O抗原是重要致病因子，与致病性密切相关。负责其合成的基因簇是细菌染色体上最具多变性的区域，是研究分子进化的最适材料之一。本项目将破译52种大肠杆菌O抗原基因簇，结合已获得的数据，从而获得大肠杆菌全部174种Ｏ抗原的遗传信息。在此基础上，从基因簇、结构、分子进化多角度全面、系统分析大肠杆菌O抗原多样性的形成和扩散的分子机制，重点阐明与致病性密切相关的O抗原的形成机理及这些O抗原在致病性大肠杆菌进化形成中的作用，进而了解抗原多样性与致病性的关系，并首次全面揭示大肠杆菌与志贺氏菌O抗原之间的进化关系。致病性大肠杆菌对人类健康威胁巨大，项目将首次建立针对全部大肠杆菌血清型的分子分型系统，实现在分子水平上区分致病性大肠杆菌和非致病性大肠杆菌。此外将鉴定多种新发现的单糖合成酶和糖基转移酶基因。

结项摘要

项目全部工作按计划顺利完成。. 完成了52种大肠杆菌O抗原基因簇的序列破译和生物信息学分析，解析了11种大肠杆菌O抗原的化学结构，为从整体水平上认识大肠杆菌O抗原的进化机制和规律奠定了良好的基础；解析了多组重要致病性大肠杆菌O抗原与沙门氏菌O抗原之间的进化关系，揭示了多个特殊O抗原形式的形成机制，并鉴定了相关基因的功能，对于细菌O抗原与致病性的关系有了进一步认识；利用从O抗原基因簇中筛选获得的特异分子标识，建立了针对尿道致病性大肠杆菌和牛致病性大肠杆菌的快速分子检测方法；鉴定了多个参与O抗原合成的糖基转移酶的功能；通过分析，发现大肠杆菌O抗原多样性的遗传机制包括：同源重组介导的DNA横向转移、通过噬菌体的转移获得O抗原修饰基因、点突变导致基因功能的改变、插入元件引入新的基因、插入元件导致原有基因失活等多种形式。. 超额完成多项工作，包括：首次在染色体上定位并鉴定了另一致病菌—普罗威登斯菌的O抗原基因簇；发现了一种由非同源重组介导的、新的大肠杆菌鞭毛抗原（细菌另一主要表面抗原）相位变异机制。. 本项目共发表21篇SCI论文(全部标注项目编号)，其中项目负责人作为第一作者或通讯作者在Nucleic Acids Research（IF:7.8）、Glycobiology（IF: 3.8）、Microbiology-SGM（IF: 3.0）、Veterinary Microbiology（IF: 3.25）、Journal of Bacteriology（IF: 3.7）、FEMS Immunology and Medical Microbiology（IF: 2.5）等期刊发表论文11篇。

项目成果

期刊论文数量（21）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Biochemical characterization of WbdN, a beta 1,3-glucosyltransferase involved in O-antigen synthesis in enterohemorrhagic Escherichia coli O157
WbdN（一种参与肠出血性大肠杆菌 O157 中 O 抗原合成的 β1,3-葡萄糖基转移酶）的生化特征
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    Glycobiology
  • 影响因子：
    4.3
  • 作者：
    Yin Gao;Jason Z. Vlahakis;Walter A. Szarek;Lei Wang;Inka Brockhausen;Bin Liu(co-first);Scott Strum;John S. Schutzbach;Tatyana N. Druzhinina;Natalia S. Utkina;Vladimir I. Torgov;Leonid L. Danilov;Vladimir V. Veselovsky
  • 通讯作者：
    Vladimir V. Veselovsky
A novel non-homologous recombination-mediated mechanism for Escherichia coli unilateral flagellar phase variation.
大肠杆菌单侧鞭毛相位变异的新型非同源重组介导机制
  • DOI：
    10.1093/nar/gks040
  • 发表时间：
    2012-05
  • 期刊：
    Nucleic acids research
  • 影响因子：
    14.9
  • 作者：
    Liu B;Hu B;Zhou Z;Guo D;Guo X;Ding P;Feng L;Wang L
  • 通讯作者：
    Wang L
Development of a serogroup-specific DNA microarray for identification of Escherichia coli strains associated with bovine septicemia and diarrhea
开发血清群特异性 DNA 微阵列，用于鉴定与牛败血症和腹泻相关的大肠杆菌菌株
  • DOI：
    10.1016/j.vetmic.2009.10.019
  • 发表时间：
    2010-05-19
  • 期刊：
    VETERINARY MICROBIOLOGY
  • 影响因子：
    3.3
  • 作者：
    Liu, Bin;Wu, Fan;Wang, Lei
  • 通讯作者：
    Wang, Lei
Biochemical Characterization of UDP-Gal:GlcNAc-Pyrophosphate-Lipid beta-1,4-Galactosyltransferase WfeD, a New Enzyme from Shigella boydii Type 14 That Catalyzes the Second Step in O-Antigen Repeating-Unit Synthesis
UDP-Gal:GlcNAc-焦磷酸-脂质 beta-1,4-半乳糖基转移酶 WfeD 的生化特征，WfeD 是一种来自 14 型博氏志贺氏菌的新酶，可催化 O 抗原重复单元合成的第二步
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2011
  • 期刊：
    Journal of Bacteriology
  • 影响因子：
    3.2
  • 作者：
    Changchang Xu;Bin Liu;Bo Hu;Yanfang Han;Lu Feng;John S. Allingham;Walter A. Szarek;Lei Wang;Inka Brockhausen
  • 通讯作者：
    Inka Brockhausen
Structure of the O-polysaccharide and characterization of the O-antigen gene cluster of Salmonella enterica O53
肠沙门氏菌O53的O-多糖结构及O-抗原基因簇的表征
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    Carbohydrate Research
  • 影响因子：
    3.1
  • 作者：
    Wang, Lei;er S.;Perepelov, Andrei V.;Ya N.;Senchenkova, Sof'Ya N.;Shashkov, Alex;Liu, Bin;Feng, Lu;Knirel, Yuriy A.;Senchenkova, Sof';Shashkov, Alex;er S.;Perepelov, A. V.
  • 通讯作者：
    Perepelov, A. V.

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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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