LiaSR双组分信号转导系统调控变异链球菌耐酸和生物膜形成能力的机制研究

作     者：黄珊 杜景云 李艺君 吴敏婧 陈帅 江山 黄晓晶 Huang Shan;Du Jingyun;Li Yijun;Wu Minjing;Chen Shuai;Jiang Shan;Huang Xiaojing

作者机构：福建医科大学口腔医学院·附属口腔医院牙体牙髓科、福建省口腔疾病研究重点实验室、福建省口腔生物材料工程技术研究中心、福建省高校口腔医学重点实验室、福建医科大学口腔医学研究院、福建医科大学口腔组织工程研究中心福州350002 

出 版 物：《中华口腔医学杂志》 (Chinese Journal of Stomatology)

年 卷 期：2024年第59卷第1期

页      面：54-63页

核心收录：

学科分类：1003[医学-口腔医学] 10[医学] 

基　　金：国家自然科学基金(81600861) 闽江学者科研启动基金(2018-KQMJ-02) 

主　　题：龋齿 链球菌,变异 生物膜 LiaSR双组分信号转导系统 耐酸 

摘      要：目的探究LiaSR双组分信号转导系统对变异链球菌(Sm)593号(Sm 593)临床株耐酸和生物膜形成的影响及相关机制。方法以Sm 593及其liaS和liaR基因敲除株为研究菌株,采用全自动生长曲线测定仪检测并绘制pH=5.5环境中各菌株的生长曲线;用菌落计数法检测细菌的适应性耐酸能力;使用Laurdan探针、氢-钾腺苷三磷酸(ATP)酶试剂盒、质子通透性检测实验和实时荧光定量PCR(RT-qPCR)探究LiaSR双组分信号转导系统介导的耐酸机制。体外构建各菌株的生物膜,通过结晶紫染色法、菌落计数法、SYTOX探针检测法和蒽酮-硫酸法探究各菌株的生物膜总量、活菌数、胞外DNA(eDNA)和胞外多糖含量;采用RT-qPCR法检测胞外多糖合成相关基因的表达情况。结果pH=5.5环境中,liaS和liaR基因敲除株的生长受到显著抑制(P0.05)。适应性耐酸曲线显示敲除株与野生株相比,固有耐酸和适应性耐酸能力均显著下降(P0.05)。对三菌株无预酸化处理20和40 min以及预酸化处理20和40 min后,liaS基因敲除株生存率[(8.98±2.00)%、(0.18±0.07)%、(14.88±8.64)%、(0.82±0.91)%]和liaR基因敲除株生存率[(0.38±0.19)%、(0.34±0.18)%、(7.89±2.02)%、(1.52±0.37)%]均分别显著低于野生株[(32.49±9.75)%、(1.27±0.32)%、(62.76±29.06)%、(8.02±1.25)%](均P0.05)。此外,liaS和liaR敲除株膜流动性(0.18±0.04和0.18±0.05)均显著低于野生株(0.08±0.05)(均P0.01);不饱和脂肪酸合成基因fabM表达水平(0.52±0.11和0.57±0.05)与野生株(1.04±0.30)相比均显著降低约1/2(均P0.001);H+-ATP酶活性(917.06±59.53和469.53±47.65)与野生株(127.00±50.71)相比显著升高7.22和3.70倍(均P0.001),且编码H+-ATP酶基因atpD的表达水平(3.39±0.21和1.94±0.17)也较野生株(1.00±0.15)显著升高3.39和1.94倍(均P0.01)。liaR基因敲除株的终末pH值(4.76±0.01)显著低于野生株(4.90±0.00),liaS基因敲除株的终末pH值(5.19±0.01)显著高于野生株(均P0.001)。liaS和liaR基因敲除株与野生株相比,Sm 593生物膜总量未发生明显变化,生物膜活菌数均显著少于野生株(均P0.05),且eDNA含量均显著高于野生株(均P0.01)。liaS基因敲除株生物膜水溶性多糖含量与野生株相比显著增加1.88倍(P=0.003)。liaS和liaR基因敲除株胞外多糖合成相关基因gtfD表达水平较野生株显著升高47.43和16.90倍(均P0.05),liaS基因敲除株中gtfC基因比野生株显著高表达1.65倍(P=0.014)。结论LiaSR双组分信号转导系统通过调控膜不饱和脂肪酸合成和胞膜流动性,参与Sm 593的耐酸过程;LiaR反应调节蛋白还可参与调节膜质子通透性,增强Sm 593的耐酸能力;此双组分信号转导系统可负向调控生物膜胞外基质的产生。