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铜绿假单胞菌外膜囊泡抑制宿主天然免疫反应机制研究认领

作者：

谢臻

学位授予单位：

西北农林科技大学

摘要：

细菌外膜囊泡(Outer membrane vesicles,OMVs)是一种由革兰氏阴性细菌释放的纳米级囊泡状结构,其形成与细菌的生长周期和应激反应密切相关。OMVs能够携带细菌的蛋白质、脂多糖、核酸等生物大分子,在细菌与宿主相互作用以及细菌间信号传递等过程中扮演重要角色。铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)是一种重要的条件致病菌,可以利用OMVs来增强其致病性。在P.aeruginosa与宿主相互作用过程中,OMVs发挥重要功能。通过传递细菌信号分子,OMVs可能干扰宿主的免疫反应,促进细菌的侵染和存活。小RNA(small RNA,s RNA)是一种非编码RNA,能够在转录后水平调控基因表达。虽然s RNA在细菌内部的调控作用已较为明确,但s RNA是否能够通过OMVs转移至宿主细胞从而影响细胞的基因表达还需要进一步研究。OMVs具有激活宿主天然免疫的能力已经被大家所熟知,然而天然免疫系统在被OMVs激活后,其对后续信号响应的影响还不清楚。本研究以P.aeruginosa的OMV为研究材料,揭示了其抑制小鼠巨噬细胞天然免疫反应的机制。主要研究结果如下: (1)为了系统检测P.aeruginosa的OMVs中的s RNA,采用Optiprep密度梯度离心的方法纯化了P.aeruginosa的OMVs,通过对OMVs进行Small RNA-Seq分析,从OMVs中鉴定了303047760个s RNA序列。s RNAs长度分布分析表明,s RNAs的序列长度中位数为37个核苷酸,最小为10个,最大为44个核苷酸。长度为37个核苷酸的s RNAs丰度显著高于其他长度的s RNAs。其中s RNA4518698、s RNA2316613和s RNA809738是OMVs中丰度最高的三个s RNAs,它们都是P.aeruginosa非编码RNA的片段。通过mi Randa和RNAhybrid软件的预测,发现这些s RNAs具有与宿主细胞m RNA结合的潜力,并可能影响宿主的天然免疫应答基因。GO和KEGG富集分析发现,这些s RNAs可能靶向的m RNA涉及宿主天然免疫应答相关的途径。进一步研究发现OMVs能够将包装的s RNA转移到小鼠巨噬细胞RAW264.7细胞中。 (2)为了进一步探究sRNA4518698、sRNA2316613和s RNA809738对天然免疫反应的影响,人工合成这三个s RNA后转染至RAW264.7细胞中,利用RNA-seq分析发现天然免疫反应相关基因的表达水平下降,并通过q RT-PCR进行了验证。这一结果表明,P.aeruginosa的OMVs可以携带s RNAs,通过影响宿主细胞中的m RNA表达来抑制宿主天然免疫反应。 (3)为了进一步探究OMVs对细菌感染宿主细胞过程的影响,使用OMVs预处理RAW264.7细胞12 h后感染P.aeruginosa,发现OMVs预处理抑制了P.aeruginosa感染诱导的天然免疫反应,且其他革兰氏阴性病原菌(肠出血性大肠杆菌Enterohemorrhagic Escherichia coli和鼠伤寒沙门氏菌Salmonella Typhimurium)来源的OMVs都具有类似的效果;RNA-seq分析显示OMVs预处理抑制了细菌感染激活的促炎信号通路的表达;Western-Blot分析发现OMVs预处理降低了磷酸化NF-κB蛋白水平。总结:研究发现P.aeruginosa的OMVs携带有大量s RNA。其中丰度最高的s RNA4518698、s RNA2316613和s RNA809738能够抑制宿主天然免疫反应。OMVs预处理宿主细胞后能抑制细菌感染诱导的天然免疫促炎信号通路。

摘要译文

关键词：

天然免疫反应; 外膜囊泡; 小RNA; 免疫抑制; 铜绿假单胞菌

学位年度：

2024

学位类型：

硕士

学科专业：

微生物学

导师：

徐磊

中图分类号：

Q939.91[免疫学]

学科分类号：

071003[微生物学]

D O I：

10.27409/d.cnki.gxbnu.2024.000759