QS系统中LasR和RhlR蛋白对铜绿假单胞菌生物被膜形成的影响以及免疫原性研究(英文)  

Functional Effects of LasR/RhlR onPseudomonas aeruginosa Biofilm Developmentand Lung Infections in Mice

作　　者：谢轶[1] 曾蔚[1] 贾文祥[1] 杨发龙[1] 杨维青[1] 程曦[1] 康梅[2] 王兰兰[2] 张再容[1] 

机构地区：[1]四川大学华西基础医学与法医学院微生物学教研室,成都610041 [2]四川大学华西医学中心临床医学院实验医学部,成都610041

出　　处：《生物化学与生物物理进展》2006年第1期31-38,共8页Progress In Biochemistry and Biophysics

基　　金：国家自然科学基金资助项目(30370079);美国纽约中华基金会资助项目(CMB NO.82-412)~~

摘　　要：为探讨铜绿假单胞菌 PAO1 中 lasR 和 rhlR 基因表达产物的分子生物学特性,研究它们对铜绿假单胞菌生物被膜形成的影响以及对小鼠的免疫保护效果,采用聚合酶链式反应 (PCR) 方法扩增铜绿假单胞菌标准株 PAO1 中的 lasR 和 rhlR 基因,全自动荧光测序仪测序,并用 Blast 方法检测克隆片段. 利用 pGEX4T-1 载体分别构建 lasR/rhlR-pGEX4T-1 重组质粒,在大肠杆菌 BL21(DE3)中诱导表达,并经过免疫印迹实验验证其生物学活性. 用硅胶膜培养法建立生物被膜模型,诱导转入了pGFPuv 质粒的铜绿假单胞菌 PAG0305 形成生物被膜,并测定 LasR 蛋白和 RhlR 蛋白对生物被膜形成的影响. 同时用纯化的重组蛋白免疫小鼠,菌落计数法检测免疫组和对照组鼠肺对铜绿假单胞菌的清除率. 以 PAO1 染色体 DNA 为模板的 PCR 结果显示,lasR 的全基因序列为 720 bp,rhlR 基因序列为 726 bp,经序列分析和同源性比较分别与 GenBank 中 lasR/rhlR 基因(登录号:M59425; AE004768) 的同源性为 100%. 大肠杆菌 BL21 (DE3) 分别转化重组质粒 lasR/rhlR-pGEX4T-1 后,经 IPTG诱导和 SDS- 聚丙烯酰胺凝胶电泳分析,表达的融合蛋白分子质量均为 54 ku 左右,与预期蛋白质分子质量相同. 荧光显微镜观察和测定结果表明,在硅胶膜上 PAG0305 能够形成典型的发荧光的生物被膜,LasR 或 RhlR 蛋白 (10 mg/L) 存在的情况下,PAG0305 生物被膜的形成速度在前三天比对照组平均提高 40.77%,而且两蛋白单独存在与同时存在时的作用相同. 体内实验中,免疫小鼠肺部对铜绿假单胞菌的清除率显著高于未经免疫的正常组 (P < 0.05). 上述结果表明:构建的lasR/rhlR-pGEX4T-1 重组质粒能够在大肠杆菌 BL21(DE3)中成功地表达并具有生物学活性. LasR/RhlR 蛋白在体外模型中能够加快铜绿假单胞菌生物被膜的形成速度,是调节铜绿假单胞菌生物被膜形成的重要因素之一. 免疫结果表明,重组蛋白New strategies are needed for prevention of Pseudomonas aeruginosa （P. aeruginosa） infections, a widespread disease caused by P. aeruginosa with strong drug resistance. The immunoprotective capacity of the receptor ofautoinducers protein LasR/RhlR was examined in the BALB/c mice. At first, specialized expression plasmids were developed to facilitate expression of LasR/RhlR proteins in Escherichia coli （E.coll）. Then, biofilms were grown from clinical isolated P. aeruginosa PA0305 to investigate the relative contributions of cell signaling for biofilm formation. Morphological characters of biofilm were quantified using Image-Pro Plus software. Fluorescence analysis demonstrated that cell signal molecule LasR/RhlR significantly （P 〈 0.05） influenced development of P. aeruginosa biofilm. Active immunization of mice with LasR/R_hlR was found to provide significant protection against homologous challenge with P. aeruginosa in mice lungs. In 10 days after lungs inoculation, the bacterial clearance rate of the immunized mice was clearly higher than that of non-immunized groups on the basis of microbiological and histological assays. The protective effects of immunization with LasR and RhlR together were the same as the result of LasR or RhlR immunized mice alone. These data indicate that the manner of LasR, RhlR or both is an important determinant of immunoprotection in mice lungs infection.

关 键 词：铜绿假单胞菌 数量感知系统 生物被膜 免疫原性 

分 类 号：Q93[生物学—微生物学] R3[医药卫生—基础医学]