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《青海大学》 2018年
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产气荚膜梭菌生物被膜形成分子机制的研究

张晓芬  
【摘要】:本研究采用光学显微镜和扫描电子显微镜观察培养12,24,48和72 h后的产气荚膜梭菌生物被膜(biofilm,BF)形态,采用RNA-seq技术和iTRAQ技术分别对产气荚膜梭菌BF菌与浮游菌进行差异表达基因和差异表达蛋白分析,以期为产气荚膜梭菌的防治及新型抗菌药物的研发提供理论依据。主要研究结果如下:(1)通过普通光学显微镜观察发现,随着培养时间的延长,载玻片表面附着的产气荚膜梭菌数目逐渐增多。24 h时玻片上菌体聚集形成微菌落团,48 h时局部聚集面积增大,72 h时形成成熟的生物被膜。通过扫描电镜观察发现,12 h时菌体已连接形成网状结构,48 h时已形成成熟的BF,菌体被包裹在其自身分泌的基质中,形成致密结构。(2)采用RNA-seq技术对产气荚膜梭菌BF菌与浮游菌进行转录组差异表达分析,结果表明,BF菌和浮游菌相比,共有1162个基因表达差异显著,其中413个基因显著上调,749个基因显著下调。GO富集结果表明,上调基因富集在代谢过程和结合这两类中的最多,下调基因富集在杂环代谢过程、细胞膜、转移酶活动这3类中的最多。KEGG富集结果表明,上调基因参与氧化磷酸化代谢、糖酵解/糖异生和丁酸代谢等。产气荚膜梭菌BF受双组分系统OmpR家族、NtrC家族及孢子形成家族的调控。此外,Agr群体感应系统也调控产气荚膜梭菌BF的形成。选择13个差异基因进行实时荧光定量PCR验证,结果显示6个差异基因表达上调,7个差异基因表达下调,差异表达趋势与转录组测序结果一致。(3)采用iTRAQ技术对产气荚膜梭菌BF菌与浮游菌进行差异蛋白质组学分析,结果表明BF菌与浮游菌表达差异显著的蛋白总数为153个,其中上调的蛋白有48个,下调的蛋白有105个。差异蛋白富集在94个GO功能类别中,富集到生物过程的有细胞氧化还原稳态、从头嘧啶碱基生物合成过程和金属离子转运等。富集到分子功能的包括磷脂酶C活性、氧化还原酶活性、蛋白质二硫氧化还原酶活性等。KEGG富集结果表明,差异蛋白富集到了52个通路中,如长寿调节通路、FoxO信号通路、RIG-I样受体信号通路等。(4)产气荚膜梭菌BF菌与浮游菌转录组和蛋白质组关联分析结果显示,转录组和蛋白组共同鉴定到的差异表达基因(蛋白)有77个。mRNA-蛋白质一致表达上调的差异基因主要参与丙酮酸代谢和嘧啶代谢;mRNA-蛋白质一致表达下调的差异基因主要参与嘧啶代谢、淀粉与蔗糖代谢、碳代谢、硫胺素代谢。
【学位授予单位】:青海大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:S852.61

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