维氏气单胞菌SmpB和Bvgs-RR为核心信号通路致病的分子机制

Bacterial disease is one of the great hazards for the development of aquaculture. Aeromonas veronii is a kind of important pathogens which cause the massive death of aquatic animal, while the comprehensive understanding of its pathogenic mechanism was obscure so far. Our preliminary results revealed that SmpB could upregulated Bvgs-RR expression as a transcription factor without tmRNA participation, and subsequently Bvgs-RR directed to modulate some pathogenic factors in Aeromonas veronii. SmpB, Bvgs-RR and outer membrane protein OmpA might construct a pathogenetic signal pathway. Our program will figure out which environmental factors activate SmpB expression by Real-time PCR and Western Blot, and identify the regulation mode of which Bvgs-RR controls the downstream pathogenic factors using site-directed mutagenesis, agarose gel retardation assay, circular dichroism spectrum and surface plasma resonance, leading to construct the pathogenic model mediated by SmpB and Bvgs-RR. We also choose OmpA as a target and select the pepaptamers by bacterial two hybrid system to interdict the pathway for exploring the inhibition of pathogen. The obtained results will uncover the pathogenic molecular mechanism of Aeromonas veronii, seek for the therapeutic targets for bacterial diseases and provide new strategies for the prevention and control of pathogen.

细菌性疾病是危害鱼类养殖业发展的重要原因之一。维氏气单胞菌是水产养殖中危害极大的病原菌，其致病机理还不完全清楚。我们的前期结果提示，SmpB可直接作为转录因子调节Bvgs-RR的表达，后者进一步调控致病相关基因，SmpB、Bvgs-RR、外膜蛋白OmpA可能构成一条致病信号通路。基于此，本项目拟用实时定量PCR、免疫印迹等方法，追溯上游环境因素如何激活SmpB表达；用定点突变、凝胶迁移、圆二色谱、表面等离子体共振等技术，找出Bvgs-RR对下游致病相关基因的调节方式和作用位点。通过信号通路及相关元件的分析，初步构建以SmpB和Bvgs-RR为核心的致病基因作用模型。同时以下游结点OmpA为靶标，细菌双杂交系统筛选与之特异作用的肽适体，由此探索阻断信号通路对病原菌的抑制作用。所获成果对深入揭示维氏气单胞菌的致病机理、进一步开发细菌性疾病的治疗靶点，同时也为病原菌防治提供一条新思路。

维氏气单胞菌是水产养殖中危害极大的病原菌，其致病机理还不完全清楚。我们的前期结果表明，转移信使RNA（tmRNA）和Small Protein B 蛋白（SmpB）为核心元件共同实施反式翻译，对病原菌致病能力等产生重要影响。SmpB在不依赖tmRNA存在条件下，可直接作为转录因子调节双组分系统Bvgs-RR的表达，后者进一步调控外膜蛋白OmpA，构成一条致病信号通路。本项目比较野生菌和smpB敲除型（ΔsmpB）在逆境下生长的差异，结合实时定量PCR方法，分析不同营养条件下smpB转录水平的变化；用细菌单杂交、凝胶迁移实验（EMSA），证实BvgS蛋白和ompA启动子的互作；比较bvgS敲除前后致病相关基因转录组、蛋白组水平变化；发现ΔbvgS在抗紫外辐射、运动等能力明显弱于野生型；以外膜蛋白OmpA为靶标，从已构建的肽适体文库中，筛选新型肽适体，酶联免疫方法（ELISA）验证OmpA与肽适体互作；表达纯化的肽适体对维氏气单胞菌有较强抑制能力。此外，在保质保量完成研究内容基础上，拓宽项目发展空间， 利用机器学习卷积神经网络，初步鉴定到上游ArgR抑制子对SmpB蛋白进行调控，上游CysB蛋白对tmRNA进行调控。所获成果有助于将tmRNA和SmpB为核心的调控，推进到细胞信号转导立体网络层面，对深入揭示维氏气单胞菌致病机理、进一步开发细菌性疾病治疗靶点提供新思路。.相关研究在国内核心以上刊物发表论文17篇，其中SCI源刊物10篇;授权专利3项，申请专利12项。在项目执行期间，项目组成员提交会议摘要9篇，大会报告1次，分会场报告4次，项目主持人应邀在国内学术会议担任分会场主持4次；培养博士生2人，硕士生7人；2017杜明伦参加由浙江省生物信息学学会主办"学会杯"生物信息学竞赛，获得亚军；2019年李代玉参加“第十七届全国微生物学教学和科研及成果产业化研讨会” 获得一等奖优秀论文；2019年许琪论文获评海南大学优秀硕士论文。研究成果超过合同书所拟定的在国内外核心以上刊物发表论文4-6篇，申请专利1项以上，培养研究生6-10名的预定目标。