G-四链体结构对铜绿假单胞菌中耐药基因表达调控的研究

Pseudomonas. Aeruginosa is one kind of bacteria which always exist in patients with severe and complicated infection. With the abuse of antibiotics, more and more drug-resistance strains are emerging, result in a great challenge to clinical treatment. Scientists found that over-expression of drug-resistance gene led to drug-resistance in Pseudomonas. Aeruginosa, however, the regulation mechanism of drug-resistance gene is still unclear. G-quadruplex is one of DNA secondary structures, which has important function in gene expression regulation. So it is very promising to design and synthesize novel and effective fluorescent probes which interact with G-quadruplex structure and use chemical biology methods to investigate the regulation mechanism of drug-resistance gene in Pseudomonas. Aeruginosa. In this project, novel fluorescent probes which interact with G-quadruplex structure specifically were synthesized. The structure of G-quadruplex in Pseudomonas. Aeruginosa and the expression products of drug-resistance gene are investigated. We try to reveal the relationship between G-quadruplex structure and expression of drug-resistance gene, investigating the regulation mechanism of drug-resistance gene and providing some theroy to the rational use of antibiotics.

铜绿假单胞菌常见于重症、复杂感染患者中，随着抗生素的大量使用，导致越来越多耐药菌株的出现，对临床治疗提出了极大挑战。目前的研究发现铜绿假单胞菌中一些耐药基因的过度表达导致了其耐药性的产生，但对于这些基因产生耐药性的分子调控机制尚不清楚。G-四链体是一种特殊的DNA二级结构，在调控基因表达过程中具有十分重要的作用。因此设计、合成作用于铜绿假单胞菌G-四链体结构的荧光探针，进而利用化学生物学手段研究铜绿假单胞菌中耐药基因表达的分子调控机制具有十分重要的意义。本项目拟设计靶向G-四链体的荧光探针并将其引入到铜绿假单胞菌中，探究铜绿假单胞菌中的G-四链体结构，通过荧光探针调节铜绿假单胞菌中耐药基因下游产物的表达，研究G-四链体结构和耐药基因表达之间的关系。从而为阐明铜绿假单胞菌中G-四链体结构和其耐药性之间的分子调控机制、减轻其耐药性提供理论依据。

随着抗生素的大量使用，导致越来越多耐药菌株的出现，对临床治疗提出了极大挑战，铜绿假单胞菌是其中的一种。目前的研究发现铜绿假单胞菌中一些耐药基因的过度表达导致了其耐药性的产生，但对于这些基因产生耐药性的分子调控机制尚不清楚。本项目利用小分子探针对铜绿假单胞菌中耐药基因的表达进行调控，试图阐明G-四链体结构和铜绿假单胞菌耐药性之间的分子调控机制。针对以上科学问题，本项目围绕以下几个方面开展工作：1.筛选针对细菌的G-四链体结构探针，且针对耐碳青霉烯铜绿假单胞菌和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌筛选出不同的化合物。2.通过圆二色光谱、荧光定量PCR、Western-Blot等实验，验证了相应小分子可以诱导细菌中耐药基因产生G-四链体结构，产生G-四链体结构后会对下游蛋白的表达起到抑制作用，给出了通过G-四链体调控耐药基因表达的一般规律。3.药敏实验证实加入小分子共同孵育后，耐药菌株的耐药性普遍出现下降，部分菌株可以达到使用常规剂量的抗生素治疗的效果。