肺炎克雷伯菌wzb基因缺失菌株表型及转录组分析

摘要

目的 研究wzb基因缺失对肺炎克雷伯菌表型及基因表达水平的影响。方法 以野生型菌株W14为背景菌株，使用温敏同源重组系统pKO3对wzb基因进行敲除。使用PCR技术对wzb基因敲除菌株进行验证。使用pGEM-Teasy对Δwzb缺失菌株进行回补。在溶菌肉汤(LB)固体平板上观察菌落大小及形态，在LB液体培养基中测定菌株的生长曲线。通过透射电镜和糖醛酸含量的测定，探究wzb基因的缺失对荚膜形成的影响。通过噬菌斑形成实验，探究wzb基因缺失对于W14噬菌体敏感性的影响。通过转录组分析明确wzb基因的缺失对于肺炎克雷伯菌基因表达水平的影响。结果 PCR结果显示Δwzb缺失菌株及wzb/Δwzb回补菌株构建成功。LB平板上观察到Δwzb缺失菌株的菌落(1.33±0.21)较野生型菌株(2.04±0.16)明显减小(P<0.000 1),wzb/Δwzb回补菌株的菌落大小(2.14±0.20)回复到野生型水平(P=0.286 8)。生长曲线结果显示3种菌株的生长速率从高到低依次为wzb/Δwzb回补菌株、野生型菌株和Δwzb缺失菌株(P=0.012)。透射电镜结果表明，wzb基因缺失导致菌株失去荚膜产生的能力，wzb/Δwzb回补菌株可以回复菌株产荚膜的能力。糖醛酸含量检测结果表明Δwzb缺失菌株的糖醛酸含量(91.15±5.51,70.98±4.37) mg/L远低于野生型菌株(1 395.32±36.55,371.94±28.91) mg/L (P<0.001);wzb/Δwzb回补菌株(1 571.29±219.10,427.93±20.06) mg/L与野生型菌株无显著差异(P>0.05)。噬菌斑形成实验结果显示wzb基因缺失降低了对phiW14的敏感性，wzb/Δwzb回补菌株可以恢复菌株对噬菌体的敏感性。RNA-seq结果分析发现wzb基因缺失导致多种生命过程相关基因发生变化，其中膜转运及代谢相关基因变化明显。结论 wzb基因缺失使得菌株失去产生荚膜的能力，降低了菌株对于phiW14噬菌体的敏感性。同时wzb基因缺失导致膜转运及代谢相关基因表达发生显著变化。

关键词

肺炎克雷伯菌 / wzb / 基因敲除 / 荚膜 / 噬菌体敏感性

基金资助

北京市自然科学基金资助项目(NO:5244032)