布鲁氏菌转录因子GntR调控细胞凋亡的分子机制研究

Brucellosis is a serious hazard to public health and safety of zoonotic infectious disease, which is caused by Brucella. Brucella spp. have no typically exotoxin. The function of virulence genes is the main weapon of Brucella causing disease. GntR is an important transcriptional regulator of Brucella, which plays a key role in the pathogenic process of Brucella. Our former research indicated that GntR related to apoptosis, which regulatory mechanisms are still unclear. In this study, the transcription factor GntR was studied. Protein expression profile and apoptosis related genes of Brucella regulated by GntR were verificated and identified through chip expression profiles, comparative genomics analysis and chromatin immunoprecipitation (ChIP) . The function and intracellular signal transduction pathway of the apoptosis related genes were further analyzed through flow cytometry, quantitative real-time PCR, Western Blot and so on. The mechanism of action of apoptosis regulated by GntR in pathogenetic process of Brucella was intensive studied. The molecular mechanism of apoptosis related genes regulated by GntR in Brucella was expounded comprehensively.

布鲁氏菌病是由布鲁氏菌引起的一种严重危害公共卫生安全的人兽共患传染病。布鲁氏菌没有典型的外毒素，毒力基因是其致病的主要武器，GntR是布鲁氏菌重要的转录调控因子，在致病过程中发挥着关键作用，前期研究表明其与细胞凋亡有关，但调控机制尚不清楚。本研究以转录调控因子GntR为切入点，利用芯片表达谱、比较蛋白质组学和染色质免疫共沉淀（ChIP）技术，分析受GntR调控的蛋白表达谱，筛选并验证与细胞凋亡相关的布鲁氏菌基因；通过流式细胞术、实时荧光定量PCR以及蛋白免疫印记等技术，揭示这些基因的功能及其调控的细胞信号通路，系统分析转录调控因子GntR在布鲁氏菌致病过程中对细胞凋亡的作用机理，全面阐述GntR调控布鲁氏菌凋亡相关基因的分子机制。

布鲁氏菌是一种兼性胞内寄生菌，主要寄生在宿主的巨噬细胞内，抑制细胞凋亡是布鲁氏菌实现胞内生存的前提。因此，了解布鲁氏菌如何抑制细胞凋亡并在其中生存对于理解布鲁氏菌的致病机制至关重要。GntR是布鲁氏菌重要的转录调控因子，能调控大量靶标基因的表达，进而在包括抑制细胞凋亡在内的多个细胞过程中发挥调控作用。本项目的研究目的是探讨布鲁氏菌GntR与细胞凋亡的关系，寻找GntR调控的与细胞凋亡相关的靶基因，并研究其可能的调控机制。本项目首先利用GntR缺失突变株，进行转录组学和比较蛋白质组学分析，结果显示，GntR缺失后，众多基因的转录和表达发生变化，其中很多基因与布鲁氏菌的生物过程、细胞组分和分子功能相关。布鲁氏菌在感染过程中可能通过GntR影响这些基因的表达，并最终影响布鲁氏菌与细胞凋亡的关系。其次利用ChIP-Seq检测亲本株和突变株中差异表达的基因，并进一步利用qRT-PCR对GntR调控的靶基因进行了验证。结果显示，通过ChIP-Seq筛选到88个受GntR调控的靶基因，通过生物信息学分析得出3个受GntR直接调控的下游靶基因。最后选取了1个可能与细胞凋亡相关的下游靶基因（BAB_RS21490），通过同源重组的方法构建了BAB_RS21490突变株，并对突变株对细胞凋亡的影响进行了分析。结果显示，BAB_RS21490突变株侵染细胞后可诱导细胞凋亡。通过研究，我们深入分析了转录调控因子GntR在布鲁氏菌感染抑制细胞凋亡中的作用，解析了GntR通过在转录后水平调控靶基因的表达来调控布鲁氏菌抑制细胞凋亡的能力，明确了GntR靶基因BAB_RS21490突变株对细胞凋亡的影响。研究结果为进一步阐明布鲁氏菌的胞内生存机制和致病机理提供新的思路和线索，并为开发新的布病治疗药物和疫苗奠定基础。