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RNA-seq研究SS9-LysM元件在猪链球菌致病过程中的分子机制 时间:2016-10-17
   如何研究致病菌在动物感染过程中的致病机制?RNA-seq技术提供了非常有力的工具,可以从宿主被感染之后基因表达的变化情况来研究致病过程中所涉及的分子机制。本期先容的是烈冰助力一项利用RNA-seq技术研究猪链球菌中SS9-LysM元件在致病过程中的分子机制。
  • 研究背景

猪链球菌Streptococcus suis(SS)是一种主要的猪病原体,它能够导致多种疾病,包括脑膜炎、败血症、心内膜炎以及猝死等。同时该病菌也被证实能够使人类发生感染。SS共有30多种血清型,其中SS9是其中比较流行的一种,该菌经常能在包括中国在内多个国家的患病猪中被检测到。SS拥有大量的毒力因子,但是其发病机制尚不明确。南京农业大学的陆承平教授在研究中发现了SS9-LysM在SS致病过程中的重要作用。
陆教授在2014年的一项研究中通过比较蛋白质组学发现N端具有一个溶解酶元件(lysin motif,LysM)的蛋白可能是一个潜在的毒力因子。为了确定SS9-LysM在SS致病过程中的作用,陆教授团队通过SS9-LysM突变及对照菌株在小鼠中进行相关实验,证实了SS9-LysM在SS治病过程中的关键作用。并通过转录组测序的方式比较了突变菌株及对照菌株处理后,小鼠血液中相关基因的表达情况,分析得到了差异表达基因以及对应的GO富集分析情况。在后续验证实验中探明了SS致病过程中SS9-LysM的作用机制。该研究结果最近以“AStreptococcus suis LysM domain surface protein contributes to bacterial virulence”为题发表于权威学术期刊《Veterinary Microbiology》(2016 187:64)。烈冰生信团队在转录组测序及生信分析方面给予了有力的支撑。



文章通过转录组测序,分析了CD-1小鼠分别经突变菌株ΔSS9-LysM以及正常菌株GZ0565处理后,血液中的差异表达基因,并做了GO富集分析。最终得到结论:SS9-LysM可以通过调节铁离子结合相关蛋白的表达,从而使宿主释放更多铁离子促进SS在宿主体内的存活并起到致病作用。通过前期实验发现SS9-LysM能够在SS的致病过程中发挥一定的功能,然后分别通过SS9-LysM突变的菌株ΔSS9-LysM和对照菌株GZ0565感染CD-1小鼠,抽取血液,提取RNA,进行转录组测序。


大家对两个处理组进行比较,并深入分析,寻找与SS9-LysM可能有关的差异基因以及生物学过程。

对差异基因GO富集分析:

1)差异基因的GO分析结果,可以发现差异基因主要富集在与铁离子结合相关的GO条目中,并且在突变菌株对应的上调基因中,有20%(13/65)的基因编码了铁离子结合蛋白。


对分析结果进行生理实验和qPCR验证:

1)用GZ0565、ΔSS9-LysM和ΔSsads(另一种重要的毒力因子)三种菌株对CD-1小鼠进行腹腔注射,并收集血液检测游离的铁离子浓度,结果显示对照菌株处理的小鼠血液中的铁离子浓度比ΔSS9-LysM处理组高,而对照菌株与ΔSsads处理后小鼠血液中铁离子浓度基本一致。


2)给予CD-1小鼠分别静脉注射重组蛋白Ssads、SS9-LysM以及PBS,发现注射SS9-LysM蛋白的小鼠血液中含有更高的铁离子浓度。

3)qPCR实验验证,包括2个下调基因以及7个上调基因,qPCR结果与RNA-seq结果一致,证明了测序结果的可靠性。
根据上述分析结果并结合生理实验及qPCR实验的验证,编辑得出了如下结论:SS9-LysM可以通过调节铁离子结合相关蛋白的表达,从而使宿主释放更多铁离子促进SS在宿主体内的存活并起到致病作用。


文章链接/news_more.asp?id=438

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