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RNA-seq研究SS9-LysM元件在豬鏈球菌致病過程中的分子機制 時間:2016-10-17
   如何研究致病菌在動物感染過程中的致病機制?RNA-seq技術提供了非常有力的工具,可以從宿主被感染之后基因表達的變化情況來研究致病過程中所涉及的分子機制。本期介紹的是烈冰助力一項利用RNA-seq技術研究豬鏈球菌中SS9-LysM元件在致病過程中的分子機制。
  • 研究背景

豬鏈球菌Streptococcus suis(SS)是一種主要的豬病原體,它能夠導致多種疾病,包括腦膜炎、敗血癥、心內(nèi)膜炎以及猝死等。同時該病菌也被證實能夠使人類發(fā)生感染。SS共有30多種血清型,其中SS9是其中比較流行的一種,該菌經(jīng)常能在包括中國在內(nèi)多個國家的患病豬中被檢測到。SS擁有大量的毒力因子,但是其發(fā)病機制尚不明確。南京農(nóng)業(yè)大學的陸承平教授在研究中發(fā)現(xiàn)了SS9-LysM在SS致病過程中的重要作用。
陸教授在2014年的一項研究中通過比較蛋白質(zhì)組學發(fā)現(xiàn)N端具有一個溶解酶元件(lysin motif,LysM)的蛋白可能是一個潛在的毒力因子。為了確定SS9-LysM在SS致病過程中的作用,陸教授團隊通過SS9-LysM突變及對照菌株在小鼠中進行相關實驗,證實了SS9-LysM在SS治病過程中的關鍵作用。并通過轉錄組測序的方式比較了突變菌株及對照菌株處理后,小鼠血液中相關基因的表達情況,分析得到了差異表達基因以及對應的GO富集分析情況。在后續(xù)驗證實驗中探明了SS致病過程中SS9-LysM的作用機制。該研究結果最近以“AStreptococcus suis LysM domain surface protein contributes to bacterial virulence”為題發(fā)表于權威學術期刊《Veterinary Microbiology》(2016 187:64)。烈冰生信團隊在轉錄組測序及生信分析方面給予了有力的支持。



文章通過轉錄組測序,分析了CD-1小鼠分別經(jīng)突變菌株ΔSS9-LysM以及正常菌株GZ0565處理后,血液中的差異表達基因,并做了GO富集分析。最終得到結論:SS9-LysM可以通過調(diào)節(jié)鐵離子結合相關蛋白的表達,從而使宿主釋放更多鐵離子促進SS在宿主體內(nèi)的存活并起到致病作用。通過前期實驗發(fā)現(xiàn)SS9-LysM能夠在SS的致病過程中發(fā)揮一定的功能,然后分別通過SS9-LysM突變的菌株ΔSS9-LysM和對照菌株GZ0565感染CD-1小鼠,抽取血液,提取RNA,進行轉錄組測序。


我們對兩個處理組進行比較,并深入分析,尋找與SS9-LysM可能有關的差異基因以及生物學過程。

對差異基因GO富集分析:

1)差異基因的GO分析結果,可以發(fā)現(xiàn)差異基因主要富集在與鐵離子結合相關的GO條目中,并且在突變菌株對應的上調(diào)基因中,有20%(13/65)的基因編碼了鐵離子結合蛋白。


對分析結果進行生理實驗和qPCR驗證:

1)用GZ0565、ΔSS9-LysM和ΔSsads(另一種重要的毒力因子)三種菌株對CD-1小鼠進行腹腔注射,并收集血液檢測游離的鐵離子濃度,結果顯示對照菌株處理的小鼠血液中的鐵離子濃度比ΔSS9-LysM處理組高,而對照菌株與ΔSsads處理后小鼠血液中鐵離子濃度基本一致。


2)給予CD-1小鼠分別靜脈注射重組蛋白Ssads、SS9-LysM以及PBS,發(fā)現(xiàn)注射SS9-LysM蛋白的小鼠血液中含有更高的鐵離子濃度。

3)qPCR實驗驗證,包括2個下調(diào)基因以及7個上調(diào)基因,qPCR結果與RNA-seq結果一致,證明了測序結果的可靠性。
根據(jù)上述分析結果并結合生理實驗及qPCR實驗的驗證,作者得出了如下結論:SS9-LysM可以通過調(diào)節(jié)鐵離子結合相關蛋白的表達,從而使宿主釋放更多鐵離子促進SS在宿主體內(nèi)的存活并起到致病作用。


文章鏈接http://m.nimdoo.com/news_more.asp?id=438