粘附侵襲性大腸桿菌（AIEC）是克羅恩氏病患者（一種常見的腸道炎癥）體內(nèi)常見的致病菌。盡管這類病原菌與共生性的大腸桿菌具有很多表型方面的差異，通過基因組學(xué)的手段往往難以區(qū)分這兩種不同的亞群，因而導(dǎo)致難以鑒定出關(guān)鍵的致病因子。來自加拿大McMaster大學(xué)的Brian K. Coombes教授等人通過建立一種高分辨率的體內(nèi)遺傳篩選技術(shù)，揭示了AIEC腸道內(nèi)定殖的必須基因，并且揭示了IV型分泌系統(tǒng)（T4SS）對于AIEC菌膜的形成以及維持其侵染力的必要性。
首先，作者應(yīng)用了一種名為“轉(zhuǎn)座子插入測序（TIS）”的高通量篩選技術(shù)。該技術(shù)通過在細(xì)菌基因組不同部位插入轉(zhuǎn)座子介導(dǎo)基因的突變，從而建立突變體文庫。基于這一技術(shù)，作者篩選了對于AIEC在宿主體內(nèi)增殖所必須的基因，并從中鑒定出了377個潛在的遺傳位點(diǎn)。除此之外，作者還通過比較轉(zhuǎn)錄組學(xué)的手段鑒定得到了AIEC中那些與宿主環(huán)境有關(guān)的基因表達(dá)圖譜。在眾多鑒定出的代謝通路中，T4SS對于AIEC的毒性最為重要，其參與了包括蛋白質(zhì)的分泌，DNA的轉(zhuǎn)移以及生物膜的形成等在內(nèi)的諸多生物學(xué)過程。
（圖1，高通量篩選揭示與AIEC體內(nèi)定殖有關(guān)的遺傳因子）
為了鑒定T4SS在AIEC感染過程中的作用，作者構(gòu)建了T4SS功能缺陷型菌株，并且比較了其與野生型菌株在宿主體內(nèi)的感染能力。結(jié)果顯示，相比野生型菌株，T4SS缺陷型菌株的競爭力明顯減弱，此外，在接種了突變株的小鼠中，細(xì)菌被*清除的時間相比野生型菌株提前了25天。在此基礎(chǔ)上，作者通過體外實(shí)驗發(fā)現(xiàn)T4SS的缺陷會影響菌株在腸上皮細(xì)胞表面形成生物膜結(jié)構(gòu)，而且微菌落（microcolonies）的形成數(shù)量也明顯少于野生型菌株。體內(nèi)實(shí)驗進(jìn)一步證明了上述發(fā)現(xiàn)：接種了突變株的小鼠腸道上皮組織中AIEC的微菌落數(shù)量明顯少于野生型菌株，表明其定殖能力受到了顯著的影響。
（圖2，T4SS對于AIEC在宿主體內(nèi)定殖至關(guān)重要）
除了AIEC之外，作者還在40多種其它類型的，與克羅恩氏病相關(guān)的致病性大腸桿菌中觀察到了T4SS相關(guān)基因的高表達(dá)現(xiàn)象。上述結(jié)果表明T4SS能夠促進(jìn)克羅恩氏病患者體內(nèi)大腸桿菌的定殖與生物膜的形成
會員1.png)
