OmpA和OmpF在奇異變形桿菌生理壓力耐受性與毒力因子表現所扮演的角色

Abstract

奇異變形桿菌(Proteus mirabilis)是革蘭氏陰性的兼性厭氧的腸內菌，為健康人類腸道中的正常菌叢，但是在部分插尿導管的病患身上會造成伺機性感染，是尿道感染的重要病原菌，也會導致膀胱炎、腎結石，腎臟病等併發症。外膜是革蘭氏陰性菌特別且重要的組成，其位在細胞壁外層，為細菌與外界物質接觸的最外圍構造，其組成包含磷脂質、脂多醣和外膜蛋白；其中，外膜蛋白在細菌中扮演重要角色，除了為許多噬菌體的受器、小分子的通道等角色，還有細菌與宿主間傳遞訊息、保護細菌免於宿主攻擊等功能；外膜蛋白會感受外在環境的變化，改變自己的表現量去適應環境，許多外膜蛋白會在環境艱困時大量表現。在P. mirabilis中，OmpA和OmpF為不論任何狀況(宿主體外、營養物缺乏、宿主體內)，都有一定大量的表現，為P. mirabilis非常主要的外膜蛋白；ompA在許多陰性菌中研究顯示為影響細菌感染、生存、適應環境有關，而ompF則與抗藥相關，但在P. mirabilis中還不甚清楚，本篇論文主要研究，ompA和ompF在P. mirabilis中的角色。 實驗設計為利用ompA和ompF的knockout，突變影響許多毒力因子和壓力耐受性，ompF突變株降低了表面移行能力、生物膜形成能力上升、改變許多抗生素的感受性和對抗酸、高滲透壓及氧化壓力的能力下降，也降低其入侵細胞的能力。ompF突變株在表現型上較多與野生株的差異，想了解在基因調控上ompF的調控路徑， RpoE和CpxR都是面對壓力環境下會活化調控下游基因的regulator，其活化條件都包括不成熟的外膜蛋白，兩者都可以自行調控，藉由ompF突變株發現rpoE和cpx的表現皆下降。為了瞭解ompF的基因調控，尋找本實驗室先前研究的regulator及根據ompF上游序列預測可能的regultor 以及可能的small RNA，找出一些可能調控ompF的基因，其中rybB利用real-time PCR證實其會抑制ompF的表現量，同時發現rpoE突變株ompF表現量也會上升。根據實驗室先前cytokine array的實驗結果，rpoE、rybB及hfq突變株中IL-8及MIF的量較野生株高，其共同點為OmpF表現量高，故假設OmpF會刺激細胞產生cytokine，並證實ompF突變株感染細胞後IL-8的產生量相對野生株下降很多。總結，ompF在Proteus mirabilis中扮演重要角色，影響移動性、毒性、抗藥性及與宿主的反應，並藉由rpoE和rybB調控ompF。