弗朗西斯菌类脂A的结构多样性及其分子机制研究

Lipid A (also known as endotoxin) is the major component of the outer leaflet of the outer membrane of Gram-negative bacteria. Lipid A plays an essential role in maintaining membrane integrity and permeability and is a key factor in host innate immune recognition and pathogenesis. The structure of lipid A plays an important role in the immune system recognition by Toll like receptor 4 (TLR4). Francisella tularensis, an intracellular Gram-negative pathogen causes the disease tularemia in animals and humans. The lipid A from Francisella subspecies is different from those of classical enteric bacteria and cannot be recognized by the TLR4. In this study, we will demonstrate the lipid A structural heterogeneity and the regulation system by mass spectrometry and transcription anaylsis, also the molecular mechanisms of structural heterogeneity was further identified by gene expression, protein purification , enzyme assay, mutant construction, microarray and virulence assay. This study may represent a general paradigm for lipid A structure to pathogenesis. Additionally, it may represent a novel pathway for vaccine and vaccine adjuvant development.

类脂A，俗称内毒素，是革兰氏阴性细菌细胞外膜外侧的重要组成成分，在维持细胞外膜通透性和免疫系统识别等方面起着重要作用。当细菌侵入宿主后，其表层类脂A可以被宿主免疫细胞表面的TLR4受体识别，随之引发先天性免疫学反应，细菌的感染能力和致病毒力与其类脂A的精细结构密切相关。弗朗西斯菌为细胞内寄生的革兰氏阴性致病菌，一旦侵入宿主，可以引发重度肺部感染性人畜共患病土拉热。前期研究表明，弗朗西斯菌的类脂A结构多变且不被TLR4识别，与其致病毒力密切相关，但相关的分子机制有待阐明。本项目拟通过分析化学和转录组学等方法，鉴定弗朗西斯菌类脂A的结构多样性，研究其调控规律；利用生物化学、细胞学和免疫学等手段，发现与类脂A结构多样性相关的新基因，研究类脂A相关合成酶的功能，构建相关基因突变株并分析其致病毒力。研究结果将揭示弗朗西斯菌类脂A结构多样性与致病毒力之间的关系，为新型疫苗及疫苗佐剂的开发具有重要的指导

.弗朗西斯菌为细胞内寄生的革兰氏阴性致病菌，一旦侵入宿主，可以引发重度肺部感染性人畜共患病土拉热。本项目深入解析了弗朗西斯菌类脂A结构多样性的变化规律，揭示了类脂A结构变化的分子机制；阐明类脂A结构与细胞膜渗透性及细菌致病性之间的关系。前期研究表明，弗朗西斯菌的类脂A结构多变且不被TLR4识别，与其致病毒力密切相关，但相关的分子机制有待阐明。本项目通过分析化学（多级质谱）和转录组学的方法，纯化了类脂A分子，鉴定了弗朗西斯菌类脂A的分子结构的多样性，研究了pH对类脂A分子的结构调控修饰；利用生物化学、细胞学和免疫学等手段，发现与类脂A结构多样性相关的基因lpxA,eptA,lpxD1,lpxD2 ，研究类脂A基因编码酶的功能，构建相关基因eptA,lpxD1,lpxD2突变株并分析其表型及其致病毒力变化。研究结果共发表sci论文4篇，申请国家专利3项，培养硕士研究生3名。 研究结果揭示了弗朗西斯菌类脂A结构多样性与致病毒力之间的关系，为新型疫苗及疫苗佐剂的开发奠定了基础。 .