克雷白氏肺炎桿菌CG43 Fur、RcsB及cyclic di-GMP 對第三型纖毛表現之調控探討

Abstract

生物膜是形成微生物感染過程中重要的一環，細菌的二級訊號分c-di-GMP已被證實是調控生物膜形成的重要分子，而第三型纖毛是決定克雷白氏肺炎桿菌生物膜形成的主要因子，其表現受c-di-GMP與PilZ domain蛋白MrkH所正向調控；另外 Fur及RcsB也會正向調控克雷白氏肺炎桿菌CG43中第三型纖毛的表現。本論文藉著分析特定基因的缺損對於第三型纖毛主要單位蛋白MrkA表現的影響，進一步探討Fur、RcsB和c-di-GMP間交互作用的可能性。我們發現在限鐵或低鐵環境中(LB中添加鐵螯合物deferoxamine、M9或DMEM培養條件下)，fur和小RNA ryhB基因同時缺損下，可以回復MrkA的生成量，進一步測試其啟動子活性和生物膜生成量，結果也顯示Fur活化MrkA表現的方式可能是透過抑制小RNA ryhB；有趣的是，當細菌在靜置培養條件下，fur基因缺損對於MrkA的表現沒有影響，然而，在此培養條件下，fur和rcsB基因同時缺損卻可測得Fur對MrkA表現的影響。在LB或M9震盪培養、或LB靜置培養下，Fur的表現量變化不大，此暗示在微氧環境中，RcsB負向調控Fur。此外，進一步藉測試第一型纖毛的活性及單位蛋白FimA的生成量，結果發現RcsB負向調控第一型纖毛活性，而Fur可能正向影響第一型纖毛的表現；有趣的是，在rcsB基因缺損下，生物膜生成明顯提高，然而，rcsB或fur基因缺損對纖維素的生成沒有明顯影響，此顯示除了第三型纖毛和纖維素外，還有其它決定生物膜生成的重要因子。進一步利用西方墨點法分析RcsB對第三型纖毛表現的調控機制，結果發現RcsB可能與RmpA2作用而影響第三型纖毛的表現。最後，在fur及rcsB雙基因缺損的狀態下，c-di-GMP依然可以活化MrkA表現，只有在mrkH基因缺損下才失去c-di-GMP的活化功能，此結果顯示c-di-GMP與Fur/RcsB對第三型纖毛表現的調控機制是分開獨立的。