[目的]以临床分离的多重耐药鸡大肠埃希菌IncF Ⅱ质粒为研究对象,探究核蛋白H-NS调控其接合转移的分子机制,为控制IncF Ⅱ质粒介导的多重耐药基因水平散播提供理论依据.[方法]测定大肠埃希菌ATCC25922及4株重组菌(pBAD25922、F25922、FΔhns和FΔhns/phns)的生长曲线,比较hns对菌株的影响情况;分别以F25922、FΔhns和FΔhns/phns为供体菌,大肠埃希菌J53(耐叠氮钠)为受体菌,进行接合试验,并计算接合频率;采用实时荧光定量PCR检测各重组菌(F25922、FΔhns和FΔhns/phns)中IncF Ⅱ质粒接合转移相关基因(traM、traJ和traY)的mRNA表达量;构建LacZ融合报告菌株F25922/PM(PJ/PY)、FΔhns/PM(PJ/PY)和FΔhns/phns/PM(PJ/PY),分别测定不同菌株中3种基因(traM、traJ和traY)启动子PM、PJ和PY的β-半乳糖苷酶活性;构建H-NS蛋白原核表达载体,采用镍离子亲和层析法分离纯化H-NS核蛋白,PCR扩增并纯化3种基因启动子区的DNA序列,利用电泳迁移率变动分析试验(EMSA)探明核蛋白H-NS调控IncF Ⅱ质粒接合作用的调控方式,预测H-NS与不同启动子的结合位点并用EMSA进行进一步验证.[结果]重组菌F25922和pBAD25922与大肠埃希菌ATCC25922的生长状况无明显差异,说明质粒pBAD和IncF Ⅱ均不影响宿主菌大肠埃希菌ATCC25922的生长;但是,缺失重组菌FΔhns和缺失回补重组菌FΔhns/phns的生长速度明显低于大肠埃希菌ATCC25922,表明hns的缺失导致菌株的生长适应性变差,但不影响菌株的存活.接合试验结果显示,FΔhns中IncF Ⅱ质粒的接合频率较对照菌F25922升高了 1 279.33倍(P＜0.001),而FΔhns/phns中IncF Ⅱ质粒的接合频率虽未完全恢复到对照菌株的水平,但也明显低于FΔhns.实时荧光定量PCR结果显示,FΔhns中tra基因(traM、traJ和traY)的mRNA表达量均极显著高于对照菌株(P＜0.001),其中traJ的mRNA表达量最高,为F25922的1 510.14倍,其次为traY和traM,表达量分别为F25922的448.14倍和81.54倍,而回补株FΔhns/phns中不同基因的mRNA表达量均极显著低于FΔhns,与对照菌相类似.β-半乳糖苷酶活性测定结果显示,缺失报告菌株FΔhns/PM(PJ/PY)中PM、PJ和PY的β-半乳糖苷酶活性分别为5.66,10.45和21.91,均极显著高于对照菌F25922/PM(PJ/PY)的相应启动子(P＜0.001),而回补报告菌株FΔhns/phns/PM(PJ/PY)中PM、PJ和PY的β-半乳糖苷酶活性极显著低于FΔhns/PM(P1/PY),且均与对照菌株无明显差异.这些结果均表明hns对 IncF Ⅱ质粒接合转移呈明显的负调控作用.EMSA结果显示,H-NS核蛋白均能明显阻滞3个tra基因启动子DNA的迁移,说明H-NS可直接与tra基因的3个启动子区结合;通过对结合位点的预测和EMSA进一步验证,证实H-NS核蛋白可与3个启动子区的AT富集区结合.[结论]H-NS核蛋白通过直接与IncF Ⅱ质粒的traM、traJ和traY的启动子区的AT富集区结合,抑制启动子活性,从而导致启动子下游相关转移基因traM、traJ和traY的表达量下降,结果明显抑制IncFⅡ质粒的接合转移.

H-NS;tra基因;IncF Ⅱ质粒;质粒接合作用;负调控;鸡大肠埃希菌

贾雅婷;胡慧慧;翟亚军;赵冰;何坤;潘玉善;胡功政;苑丽

河南农业大学动物医学院,郑州450046

中国农业科学

[1]贾雅婷;胡慧慧;翟亚军;赵冰;何坤;潘玉善;胡功政;苑丽-.核蛋白H-NS调控多重耐药鸡大肠埃希菌IncF Ⅱ质粒接合转移的分子机制)[J].中国农业科学,2022(18):3675-3684

鸡大肠埃希菌,pBAD25922,F25922,hns,phns,叠氮钠,traM,traJ,traY,质粒接合作用

核蛋白,NS,多重耐药,IncF,接合转移,耐药基因,基因水平,散播,ATCC25922,株重,生长曲线,影响情况,供体,J53,转移相关基因,LacZ,合报,PM,PJ,PY,半乳糖,糖苷酶,蛋白原,原核表达载体,镍离子,亲和层析,层析法,分离纯化,基因启动子区,电泳迁移,迁移率,EMSA,调控方式,结合位点,生长状况,宿主菌,失重,生长速度,生长适应性,完全恢复,菌相,相类,酶活性测定,测定结果,补报,P1,负调控,富集区,启动子活性

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