研究致病型大腸桿菌質體上可能的攝鐵基因

Abstract

鐵是一種豐富的金屬元素並且對於大多數的生物體而言是重要營養素，細菌通常分泌嗜鐵素(siderophore)小分子螯合外界的鐵進行利用。致病菌的攝鐵能力在致病機轉中是重要的因子。因此，致病菌的攝鐵系統通常被認為是一種毒力因子。毒力質體對於致病性大腸桿菌的毒力與致病具有重要性。在新生兒腦膜炎病人分離出來的腸道外致病性大腸桿菌RS218中內含一個質體pRS218。藉由基因體資訊及蛋白質序列搜尋比對，我們發現有3組可能的攝鐵系統位於pRS218。 這3組基因中， fetMP基因組為二價鐵離子運輸系統。FetM為二價鐵離子通透?，而FetP則具有三價鐵離子還原?活性，可以促進FetM的運輸?能。eco42-43基因組為一個潛在的血紅素轉運系統，可能利用血紅素所攜帶的鐵離子作為鐵源。此基因組轉譯出的Eco42蛋白可能為第二類螯合?，能夠螯合金屬離子，而Eco43蛋白則含有保守的外膜血紅素受體蛋白質基序FRAP / NPNL和一個保守的組氨酸殘基。eco60-63基因組已被預測參與攝鐵，實驗顯示這個基因組可能可以被Fur攝鐵調控蛋白所調控。此外Eco62蛋白演化樹親源分析顯示Eco62可能的?能為嗜鐵素受體/血紅素受體。 將菌株RS218分別剔除單套、雙套與三套基因組發現在含鐵及缺鐵條件培養下出現攝鐵系統?能有互補的機制。即突變株所喪失的?能可能藉由細菌中其他攝鐵基因所補償，因此並沒有造成生長缺陷。為避免此機制的影響，我們以非致病性K12大腸桿菌MG1655建構攝鐵能力缺失菌株，並利用這樣的菌株來分析pRS218上的這3組攝鐵相關基因的攝鐵?能。在建造攝鐵能力缺失的MG1655菌株時，我們曾對MG1655的多個攝鐵基因進行剔除，並發現只要對嗜鐵素生合成基因進行剔除就能使MG1655在在缺鐵環境中出現生長缺失。接續利用嗜鐵素生合成基因剔除菌株(IP10)來研究fetMP、eco42-43、eco60-63基因組的攝鐵?能。 我們將這些單套或多套可能攝鐵基因剔除的pRS218經接合生殖送入IP10，然後對於這些接合菌株的攝鐵能力進行分析。結果顯示，這3組基因中僅fetMP基因組可以在缺鐵環境補救攝鐵缺失菌株IP10的生長缺陷。我們也發現此質體會對IP10造成生長負擔。另外，fetMP基因組補救攝鐵缺失菌株的生長缺陷不受到酸鹼值影響。這些結果顯示fetMP基因組可能比eco42-43、eco60-63基因組在攝鐵?能上扮演比較重要的角色。 雖然fetMP、eco42-43、eco60-63基因組對於細菌的生理以及致病力所扮演的角色仍須要進一步的研究，但結果顯示pRS218質體可能增加RS218的攝鐵能力而幫助此菌在缺鐵環境中生長，進而增加細菌的致病力。

Date of Award	2014 Jul 28
Original language	Chinese
Supervisor	Ching-Hao Teng (Supervisor)