DNA甲基化與泌尿道感染性大腸桿菌之致病性間的關聯性

一般相信，附基因調控 (epigenetic regulation) 於真核生物是一種十分重要的基因表現調控機制， 而細菌之基因轉錄卻甚少受DNA 修飾所影響。然而近年來有關 DNA 甲基轉移酵素與細菌基因轉錄 具正相關性之科學報告正逐年增加。同樣的，描述DNA 甲基轉移酵素與細菌致病性間之關聯性的報 導也越來越多。但是，深入探討其詳細作用機制的研究並不多見。本實驗室之初步研究發現，相較於 自糞便中分離的菌株，辨認McrBC 之DNA 甲基轉移酵素基因於泌尿道感染性大腸桿菌菌株間顯著 地有較廣泛的分佈。此結果顯示DNA 甲基轉移修飾極可能與致病性高度相關。在此筆者提出三個方向以進一步探討DNA 甲基轉移酵素經過何種作用機制以致影響了泌尿道感染性大腸桿菌之致病性。 第一。我們已初步鑑定有哪些DNA 甲基轉移酵素基因於泌尿道感染性大腸桿菌中廣泛存在。我 們將建構帶有這些DNA 甲基轉移酵素基因變異之泌尿道感染性大腸桿菌突變種，並利用轉錄體學 (transcriptome) 的分析技術，以找出哪些基因的轉錄，特別是與細菌致病性有關的基因，有受到DNA 甲基轉移修飾所影響。我們也將進一步以動物實驗來驗證得自轉錄體學的推論。第二。我們也已發現 DNA 甲基轉移修飾與一種自pBR322 衍生的ColE1 型質體之數量增加有顯著相關性。致病性細菌經 常帶有此類質體，且此類質體通常具備抗生素基因、細菌素合成基因、或其它毒性相關基因。顯然， 若此類質體增加，細菌致病力也會增加。我們將從目前已詳細知曉的質體複製、質體數目控制之機制 入手，以解答DNA 甲基轉移修飾如何增加質體數量之謎。第三。我們已初步證實DNA 甲基轉移酵 素基因及McrBC，一種存在於大腸桿菌K-12 之辨認甲基化GC 之限制脢，共存於同一菌株之衝突性。 因兩者皆辨認相同的DNA 序列，若兩者共存於同一菌株則此菌株必不能生存。在一已發表之研究中 此種衝突性被證實會影響基因水平轉移。因此，我們將做泌尿道感染性大腸桿菌不同菌株間之基因組 結構分析比較，藉以了解DNA 甲基化修飾、基因組結構演化、以及細菌致病力之演變三者間之相關 性。DNA 甲基轉移酵素基因之存在與否是否影響了基因組結構演化將是我們探究的重點。