大腸桿菌氨芐西林耐藥性對(duì)其噬菌體裂解作用的影響及機(jī)制研究
發(fā)布時(shí)間：2021-08-23 23:50
抗生素耐藥性細(xì)菌是威脅人類和動(dòng)物健康的普遍問題。大腸桿菌作為重要的食源性機(jī)會(huì)致病菌,其抗生素耐藥性帶來的治療失敗逐年增加,世界衛(wèi)生組織2017年發(fā)布的抗生素研發(fā)重點(diǎn)病原菌名單中,前三名是鮑曼不動(dòng)桿菌、銅綠假單胞菌和腸桿菌科細(xì)菌。由于細(xì)菌抗生素耐藥性發(fā)生發(fā)展速度遠(yuǎn)超新型抗生素的研發(fā)速度,因此迫切需要開發(fā)替代療法。噬菌體由于其宿主特異性,對(duì)治療的患者細(xì)胞和正常菌群無作用且能夠不斷進(jìn)化以對(duì)抗細(xì)菌產(chǎn)生的抗性,因此獲得了新的關(guān)注。盡管已經(jīng)開展了大量的噬菌體單一或聯(lián)合療法的研究,目前仍不明確噬菌體對(duì)細(xì)菌的裂解效果是否會(huì)受到迅速增加的抗生素耐藥性的影響。本研究以實(shí)驗(yàn)室保存的肌尾噬菌體科噬菌體vBEcoM-ep3和大腸桿菌CVCC1418為主要研究對(duì)象,尋找氨芐西林耐藥性影響噬菌體裂解大腸桿菌的分子機(jī)制。首先,我們發(fā)現(xiàn)多重耐藥性大腸桿菌菌株O78-6對(duì)噬菌體vBEcoM-ep3的敏感性顯著高于同屬于O78血清組的菌株CVCC1418。通過抗生素馴化獲得自發(fā)突變氨芐西林耐藥菌株CVCC1418AmpR和環(huán)丙沙星耐藥突變株CVCC1418CipR,檢測(cè)噬菌體vB...
【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：144 頁
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【部分圖文】：
噬菌體感染過程示意圖（引自ShigenobuMatsuzakietal.，2005）
第一篇文獻(xiàn)綜述第一章噬菌體治療細(xì)菌感染的研究進(jìn)展5這些相互作用可保護(hù)噬菌體免受細(xì)菌防御機(jī)制的侵害，或適應(yīng)宿主細(xì)胞的新陳代謝以建立有效的感染周期[10]。1.1.2噬菌體與宿主細(xì)菌的互作蛋白噬菌體感染的主要機(jī)制可以用作抗微生物藥物設(shè)計(jì)的模型。噬菌體能夠產(chǎn)生參與裂解循環(huán)關(guān)鍵步驟的特殊蛋白質(zhì)（圖1.2），特定的噬菌體蛋白可以破壞細(xì)菌包膜如：肽聚糖（裂解酶）、細(xì)胞膜（Holin、Spanin復(fù)合物）和莢膜（解聚酶），這些結(jié)構(gòu)是保護(hù)細(xì)菌細(xì)胞免受病毒感染和子代噬菌體釋放的關(guān)鍵元素。也有噬菌體編碼的蛋白質(zhì)通過蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用影響細(xì)菌DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、蛋白質(zhì)合成和細(xì)胞分裂。圖1.2噬菌體Holin、裂解酶、Spanin復(fù)合物作用示意圖（引自Cahilletal.，2019）Figure1.2SchematicdiagramofphageHolin,lyase,Spanincomplex1.1.2.1噬菌體EPS-降解酶為了使噬菌體的基因組進(jìn)入表達(dá)和復(fù)制其遺傳信息的宿主細(xì)胞，感染多糖粘液或被莢膜包圍的細(xì)菌的噬菌體已經(jīng)進(jìn)化出通過產(chǎn)生具有多糖解聚活性的噬菌體體相關(guān)蛋白來克服EPS結(jié)構(gòu)的能力。噬菌體的EPS解聚酶可感染有莢膜的大腸桿菌K1[11]和K95[12]，霍亂弧菌O139[13]，銅綠假單胞菌[14]，成團(tuán)泛菌[15]和惡臭假單胞菌[15]，特異性地將細(xì)菌多糖識(shí)別為參與噬菌體吸附宿主細(xì)胞過程的主要受體，然后降解它們以完成裂解循環(huán)。噬菌體的解聚酶是一種有應(yīng)用前景但具有挑戰(zhàn)性的抗菌物質(zhì)[17]。EPS解聚酶通過靶向生物膜的EPS基質(zhì)破壞生物
吉林大學(xué)博士學(xué)位論文8圖1.3噬菌體或噬菌體蛋白影響不同細(xì)菌細(xì)胞過程的示意圖（引自Moghadametal.，2020）Figure1.3Schematicdiagramofphageorphageproteinaffectingdifferentbacterialcellularprocesses1.1.2.3裂解酶-降解肽聚糖的噬菌體酶革蘭氏陽性菌特異性噬菌體裂解解細(xì)菌最常見的策略之一是利用兩種蛋白質(zhì)的結(jié)合：裂解酶降解肽聚糖和Holin破壞細(xì)胞膜。革蘭氏陰性噬菌體T4、P1、T1、Mu和SP6也利用這兩種蛋白發(fā)揮作用。噬菌體世界中的多種變體也允許發(fā)展不依賴裂解酶的細(xì)菌裂解機(jī)制，小型ssDNA噬菌體X174和ssRNA噬菌體Qβ編碼特殊的蛋白質(zhì)，稱為“蛋白質(zhì)抗生素”，阻斷負(fù)責(zé)肽聚糖生物合成的宿主酶，從而釋放后代而無需使用裂解酶[9]。裂解酶是由大型雙鏈DNA噬菌體編碼的高度進(jìn)化的高級(jí)酶。裂解酶的特征是無毒性，不同的活性譜，產(chǎn)生抗性的可能性低和效率高。與典型的抗生素相比，噬菌體裂解酶是在幾秒鐘內(nèi)殺死細(xì)菌的極為有效的生物化合物，噬菌體裂解酶可以用作選擇性細(xì)菌檢測(cè)或食品保藏的生物技術(shù)工具[33]。裂解酶可根據(jù)其結(jié)構(gòu)分為球形（由單個(gè)催化結(jié)構(gòu)域構(gòu)建）或由兩個(gè)結(jié)構(gòu)域組成的模塊：N末端催化結(jié)構(gòu)域（CD）和C末端細(xì)胞壁結(jié)合結(jié)構(gòu)域（CWBD）[33]或由三個(gè)結(jié)構(gòu)域組成的模塊（具有酶活性的中間蛋白結(jié)構(gòu)域）[35]。通常，革蘭氏陰性菌噬菌體裂解酶是球狀單模塊結(jié)構(gòu)，而革蘭氏陽性菌噬菌體具有典型的底物結(jié)合結(jié)構(gòu)域。也有一些例外情況，例如銅綠假單胞菌噬菌體
本文編號(hào)：3358840
【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：144 頁
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【部分圖文】：
噬菌體感染過程示意圖（引自ShigenobuMatsuzakietal.，2005）
第一篇文獻(xiàn)綜述第一章噬菌體治療細(xì)菌感染的研究進(jìn)展5這些相互作用可保護(hù)噬菌體免受細(xì)菌防御機(jī)制的侵害，或適應(yīng)宿主細(xì)胞的新陳代謝以建立有效的感染周期[10]。1.1.2噬菌體與宿主細(xì)菌的互作蛋白噬菌體感染的主要機(jī)制可以用作抗微生物藥物設(shè)計(jì)的模型。噬菌體能夠產(chǎn)生參與裂解循環(huán)關(guān)鍵步驟的特殊蛋白質(zhì)（圖1.2），特定的噬菌體蛋白可以破壞細(xì)菌包膜如：肽聚糖（裂解酶）、細(xì)胞膜（Holin、Spanin復(fù)合物）和莢膜（解聚酶），這些結(jié)構(gòu)是保護(hù)細(xì)菌細(xì)胞免受病毒感染和子代噬菌體釋放的關(guān)鍵元素。也有噬菌體編碼的蛋白質(zhì)通過蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用影響細(xì)菌DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、蛋白質(zhì)合成和細(xì)胞分裂。圖1.2噬菌體Holin、裂解酶、Spanin復(fù)合物作用示意圖（引自Cahilletal.，2019）Figure1.2SchematicdiagramofphageHolin,lyase,Spanincomplex1.1.2.1噬菌體EPS-降解酶為了使噬菌體的基因組進(jìn)入表達(dá)和復(fù)制其遺傳信息的宿主細(xì)胞，感染多糖粘液或被莢膜包圍的細(xì)菌的噬菌體已經(jīng)進(jìn)化出通過產(chǎn)生具有多糖解聚活性的噬菌體體相關(guān)蛋白來克服EPS結(jié)構(gòu)的能力。噬菌體的EPS解聚酶可感染有莢膜的大腸桿菌K1[11]和K95[12]，霍亂弧菌O139[13]，銅綠假單胞菌[14]，成團(tuán)泛菌[15]和惡臭假單胞菌[15]，特異性地將細(xì)菌多糖識(shí)別為參與噬菌體吸附宿主細(xì)胞過程的主要受體，然后降解它們以完成裂解循環(huán)。噬菌體的解聚酶是一種有應(yīng)用前景但具有挑戰(zhàn)性的抗菌物質(zhì)[17]。EPS解聚酶通過靶向生物膜的EPS基質(zhì)破壞生物
吉林大學(xué)博士學(xué)位論文8圖1.3噬菌體或噬菌體蛋白影響不同細(xì)菌細(xì)胞過程的示意圖（引自Moghadametal.，2020）Figure1.3Schematicdiagramofphageorphageproteinaffectingdifferentbacterialcellularprocesses1.1.2.3裂解酶-降解肽聚糖的噬菌體酶革蘭氏陽性菌特異性噬菌體裂解解細(xì)菌最常見的策略之一是利用兩種蛋白質(zhì)的結(jié)合：裂解酶降解肽聚糖和Holin破壞細(xì)胞膜。革蘭氏陰性噬菌體T4、P1、T1、Mu和SP6也利用這兩種蛋白發(fā)揮作用。噬菌體世界中的多種變體也允許發(fā)展不依賴裂解酶的細(xì)菌裂解機(jī)制，小型ssDNA噬菌體X174和ssRNA噬菌體Qβ編碼特殊的蛋白質(zhì)，稱為“蛋白質(zhì)抗生素”，阻斷負(fù)責(zé)肽聚糖生物合成的宿主酶，從而釋放后代而無需使用裂解酶[9]。裂解酶是由大型雙鏈DNA噬菌體編碼的高度進(jìn)化的高級(jí)酶。裂解酶的特征是無毒性，不同的活性譜，產(chǎn)生抗性的可能性低和效率高。與典型的抗生素相比，噬菌體裂解酶是在幾秒鐘內(nèi)殺死細(xì)菌的極為有效的生物化合物，噬菌體裂解酶可以用作選擇性細(xì)菌檢測(cè)或食品保藏的生物技術(shù)工具[33]。裂解酶可根據(jù)其結(jié)構(gòu)分為球形（由單個(gè)催化結(jié)構(gòu)域構(gòu)建）或由兩個(gè)結(jié)構(gòu)域組成的模塊：N末端催化結(jié)構(gòu)域（CD）和C末端細(xì)胞壁結(jié)合結(jié)構(gòu)域（CWBD）[33]或由三個(gè)結(jié)構(gòu)域組成的模塊（具有酶活性的中間蛋白結(jié)構(gòu)域）[35]。通常，革蘭氏陰性菌噬菌體裂解酶是球狀單模塊結(jié)構(gòu)，而革蘭氏陽性菌噬菌體具有典型的底物結(jié)合結(jié)構(gòu)域。也有一些例外情況，例如銅綠假單胞菌噬菌體
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