印第安纳沙门氏菌毒素-抗毒素系统YeeVU对其致病性的调控机制研究

Salmonella enterica serovar Indiana (S.Indiana) is a newly emerging pathogen of Chinese broilers in recent years. Our preliminary studies demonstrated the presence of YeeVU toxin-antitoxin system (YeeVU-TAS) in S. Indiana isolates through comparative genomics research. In addition, the S.Indiana with YeeVU-TAS deletion showed a significant reduction of its host adaptability and pathogenicity while the specific mechanism remains unknown. To further explore the regulation mechanism of YeeVU-TAS on the pathogenicity of S.Indiana, we propose to explore the gene regulatory network and the regulatory mechanism of YeeVU-TAS through transcriptome, yeast one hybrid, EMSA and DnaseI footprinting, explore the regulation mechanism via inflammatory response, apoptosis and autophagy, and finally analyse the biological function of YeeVU-TAS in process of infection and pathogenesis for poultry S.Indiana. This project will provide the theoretical basis for the pathogenic mechanism of S.Indiana, but also provides a new strategy for the effective prevention and control of poultry S.Indiana in China.

印第安纳沙门氏菌（S.Indiana）是近年来我国肉鸡养殖中广泛流行的一种新病原，申请人通过比较基因组学发现S.Indiana流行菌株中普遍存在一种毒素-抗毒素系统（YeeVU-TAS）。前期研究表明，S.Indiana缺失YeeVU-TAS后，其宿主适应性与致病性均显著降低，但具体机制不明。为进一步探明YeeVU-TAS对S.Indiana致病性的调控机制，本研究拟从病原角度，通过转录组学、酵母单杂交、EMSA和DnaseI足迹等方法解析YeeVU-TAS的调控网络以及YeeVU-TAS的表达调控机制；从病原与宿主互作角度，研究YeeVU-TAS对宿主致病性、细胞炎性反应、细胞凋亡与细胞自噬的调控机制，阐明YeeVU-TAS在S.Indiana感染与致病过程中的生物学功能。本研究的开展将为S.Indiana致病机制研究提供理论依据，也为S.Indiana的有效防治提供新思路。

印第安纳沙门氏菌（S. Indiana）是一种早期报道较少，但目前已在我国肉用畜禽养殖中广泛流行的沙门氏菌血清型。为了探寻S. Indiana如何从一种非优势的沙门氏菌血清型进化为目前国内养殖中广泛流行的血清型，申请人通过比较基因组学方法发现了S. Indiana流行菌株中普遍存在一种毒素-抗毒素系统（YeeVU-TAS）。前期研究表明，S. Indiana缺失YeeVU-TAS后，其宿主适应性与致病性均显著降低，但具体机制不明。为进一步探明YeeVU-TAS对S. Indiana致病性的调控机制，本研究分别从病原角度及病原与宿主互作角度，研究YeeVU-TAS的调控网络与YeeVU-TAS的表达调控机制，以及对宿主致病性、细胞炎性反应、细胞凋亡与细胞自噬的调控机制，阐明YeeVU-TAS在S. Indiana感染与致病过程中的生物学功能。具体研究内容包括：完成 YeeVU-TAS 野生株、缺失株和回复株的转录组学与蛋白质组学研究，结果表明显著差异表达基因主要富集到代谢通路，如半胱氨酸和甲硫氨酸代谢通路和氨基酸生物合成通路。通过酵母单杂交和 EMSA实验成功筛选到 YeeVU-TAS 启动子的调控蛋白。将YeeVU-TAS 野生株、缺失株和回复株分别感染宿主细胞与易感动物后，研究对细菌感染特性、炎性反应、细胞凋亡与自噬、宿主致病性的调控机制。结果表明，缺失株感染细胞后的 NF-κB核迁移高于野生株和回复株，而动物实验表明野生株和回复株感染后的肝脏、脾脏荷菌数均高于缺失株，且对盲肠组织造成的病变也明显强于缺失株感染组。项目实施期间，共发表论文10篇，其中SCI收录6篇，授权发明专利3件，培养研究生4名，获省级科技奖励2项，顺利完成了合同指标。本研究的实施将为S. Indiana致病机制研究提供理论依据，也为S. Indiana的有效防治提供新思路。