基于基因组动态映射的结核分枝杆菌可药性基因组全景扫描及功能分析

目前结核分枝杆菌功能基因组及信号传导网络注释并不系统, 使结核分枝杆菌有效的可药性靶分子数量不足，远远不能满足当前多重耐药结核分枝杆菌防治的需要。基因组动态映射技术是以生物学数据为基础，利用基因组的可视化，信号传导网络的动态模拟，调控中枢节点分子的高通量扫描及信号传导蛋白耦联等实现功能基因组的系统注释，从而更全面地描述病原菌信号传导网络的运行规律和调节机制。.本项目旨在利用基因组动态映射技术，实现结核分枝杆菌可药性基因组的全景扫描及高通量注释，并且采用本实验室构建的Myco-MarT7转座子展示系统及反义寡核苷酸技术构建可药性靶分子突变库，检测结核分枝杆菌可药性靶分子的功能，分析其作为有效药物靶分子的可行性，最终建立以整体细胞内信号传导动态网络为基础的可药性基因组系统平台，为其它病原菌的同类研究提供新思路。

本项目构建了结核分枝杆菌基因组条形码可视化平台，通过异常条形码区域欧式距离的计算及筛选，实现了对结核分枝杆菌药物作用靶点－毒力岛的泛基因组扫描。功能分析显示：MPI-2编码VII型分泌系统；MPI-3主要参与细胞壁中霉菌酸的合成及与宿主细胞的相互作用；MPI-1的功能目前尚不清楚，但是通过蛋白结构域分析显示，此毒力岛上的结构基因与结核分枝杆菌的持续性感染密切相关，以上3个毒力岛可作为抗结核药物的重要分子靶点。在此基础上，我们收集了318组结核分枝杆菌已知的代谢调控通路，通过pathway富集偶联技术筛选得到122个重要的代谢调控中枢分子，文献计量法验证80%已被用于抗结核药物分子靶点。其中有4个分子(Rv1023, Rv1294, Rv3708c 和Rv3709c)整合进入11条代谢通路，在结核分枝杆菌的代谢调控及生命周期中具有重要作用，可作为候选抗结核药物分子靶点。此外，我们初步构建了结核分枝杆菌转座子突变库，为后续验证以上候选药物作用分子靶点的功能及实效性奠定了重要的分子基础。本项目在国家自然基金委的资助下，按计划完成的所有的工作。项目前期的研究结果2次在国内学术会议中进行大会交流，并完成了2篇sci文章的撰写及投稿。通过项目的实施，共培养了1名博士研究生及1名硕士研究生。