大肠杆菌表面多糖抗原多样性的遗传进化机制的系统研究

O抗原（多糖分子）是革兰氏阴性细菌的主要表面抗原，其在宿主免疫系统长期压力下形成了生物界中最主要的多样性。O抗原是重要致病因子，与致病性密切相关。负责其合成的基因簇是细菌染色体上最具多变性的区域，是研究分子进化的最适材料之一。本项目将破译52种大肠杆菌O抗原基因簇，结合已获得的数据，从而获得大肠杆菌全部174种Ｏ抗原的遗传信息。在此基础上，从基因簇、结构、分子进化多角度全面、系统分析大肠杆菌O抗原多样性的形成和扩散的分子机制，重点阐明与致病性密切相关的O抗原的形成机理及这些O抗原在致病性大肠杆菌进化形成中的作用，进而了解抗原多样性与致病性的关系，并首次全面揭示大肠杆菌与志贺氏菌O抗原之间的进化关系。致病性大肠杆菌对人类健康威胁巨大，项目将首次建立针对全部大肠杆菌血清型的分子分型系统，实现在分子水平上区分致病性大肠杆菌和非致病性大肠杆菌。此外将鉴定多种新发现的单糖合成酶和糖基转移酶基因。

项目全部工作按计划顺利完成。. 完成了52种大肠杆菌O抗原基因簇的序列破译和生物信息学分析，解析了11种大肠杆菌O抗原的化学结构，为从整体水平上认识大肠杆菌O抗原的进化机制和规律奠定了良好的基础；解析了多组重要致病性大肠杆菌O抗原与沙门氏菌O抗原之间的进化关系，揭示了多个特殊O抗原形式的形成机制，并鉴定了相关基因的功能，对于细菌O抗原与致病性的关系有了进一步认识；利用从O抗原基因簇中筛选获得的特异分子标识，建立了针对尿道致病性大肠杆菌和牛致病性大肠杆菌的快速分子检测方法；鉴定了多个参与O抗原合成的糖基转移酶的功能；通过分析，发现大肠杆菌O抗原多样性的遗传机制包括：同源重组介导的DNA横向转移、通过噬菌体的转移获得O抗原修饰基因、点突变导致基因功能的改变、插入元件引入新的基因、插入元件导致原有基因失活等多种形式。. 超额完成多项工作，包括：首次在染色体上定位并鉴定了另一致病菌—普罗威登斯菌的O抗原基因簇；发现了一种由非同源重组介导的、新的大肠杆菌鞭毛抗原（细菌另一主要表面抗原）相位变异机制。. 本项目共发表21篇SCI论文(全部标注项目编号)，其中项目负责人作为第一作者或通讯作者在Nucleic Acids Research（IF:7.8）、Glycobiology（IF: 3.8）、Microbiology-SGM（IF: 3.0）、Veterinary Microbiology（IF: 3.25）、Journal of Bacteriology（IF: 3.7）、FEMS Immunology and Medical Microbiology（IF: 2.5）等期刊发表论文11篇。