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- 研究背景
豬鏈球菌Streptococcus suis（SS）是一種主要的豬病原體，它能夠?qū)е露喾N疾病，包括腦膜炎、敗血癥、心內(nèi)膜炎以及猝死等。同時該病菌也被證實能夠使人類發(fā)生感染。SS共有30多種血清型，其中SS9是其中比較流行的一種，該菌經(jīng)常能在包括中國在內(nèi)多個國家的患病豬中被檢測到。SS擁有大量的毒力因子，但是其發(fā)病機(jī)制尚不明確。南京農(nóng)業(yè)大學(xué)的陸承平教授在研究中發(fā)現(xiàn)了SS9-LysM在SS致病過程中的重要作用。
陸教授在2014年的一項研究中通過比較蛋白質(zhì)組學(xué)發(fā)現(xiàn)N端具有一個溶解酶元件（lysin motif，LysM）的蛋白可能是一個潛在的毒力因子。為了確定SS9-LysM在SS致病過程中的作用，陸教授團(tuán)隊通過SS9-LysM突變及對照菌株在小鼠中進(jìn)行相關(guān)實驗，證實了SS9-LysM在SS治病過程中的關(guān)鍵作用。并通過轉(zhuǎn)錄組測序的方式比較了突變菌株及對照菌株處理后，小鼠血液中相關(guān)基因的表達(dá)情況，分析得到了差異表達(dá)基因以及對應(yīng)的GO富集分析情況。在后續(xù)驗證實驗中探明了SS致病過程中SS9-LysM的作用機(jī)制。該研究結(jié)果最近以“AStreptococcus suis LysM domain surface protein contributes to bacterial virulence”為題發(fā)表于權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《Veterinary Microbiology》（2016 187：64）。烈冰生信團(tuán)隊在轉(zhuǎn)錄組測序及生信分析方面給予了有力的支持。
文章通過轉(zhuǎn)錄組測序，分析了CD-1小鼠分別經(jīng)突變菌株ΔSS9-LysM以及正常菌株GZ0565處理后，血液中的差異表達(dá)基因，并做了GO富集分析。最終得到結(jié)論：SS9-LysM可以通過調(diào)節(jié)鐵離子結(jié)合相關(guān)蛋白的表達(dá)，從而使宿主釋放更多鐵離子促進(jìn)SS在宿主體內(nèi)的存活并起到致病作用。通過前期實驗發(fā)現(xiàn)SS9-LysM能夠在SS的致病過程中發(fā)揮一定的功能，然后分別通過SS9-LysM突變的菌株ΔSS9-LysM和對照菌株GZ0565感染CD-1小鼠，抽取血液，提取RNA，進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序。
我們對兩個處理組進(jìn)行比較，并深入分析，尋找與SS9-LysM可能有關(guān)的差異基因以及生物學(xué)過程。
對差異基因GO富集分析：
1）差異基因的GO分析結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)差異基因主要富集在與鐵離子結(jié)合相關(guān)的GO條目中，并且在突變菌株對應(yīng)的上調(diào)基因中，有20%（13/65）的基因編碼了鐵離子結(jié)合蛋白。
對分析結(jié)果進(jìn)行生理實驗和qPCR驗證：
1）用GZ0565、ΔSS9-LysM和ΔSsads（另一種重要的毒力因子）三種菌株對CD-1小鼠進(jìn)行腹腔注射，并收集血液檢測游離的鐵離子濃度，結(jié)果顯示對照菌株處理的小鼠血液中的鐵離子濃度比ΔSS9-LysM處理組高，而對照菌株與ΔSsads處理后小鼠血液中鐵離子濃度基本一致。
2）給予CD-1小鼠分別靜脈注射重組蛋白Ssads、SS9-LysM以及PBS，發(fā)現(xiàn)注射SS9-LysM蛋白的小鼠血液中含有更高的鐵離子濃度。
3）qPCR實驗驗證，包括2個下調(diào)基因以及7個上調(diào)基因，qPCR結(jié)果與RNA-seq結(jié)果一致，證明了測序結(jié)果的可靠性。
根據(jù)上述分析結(jié)果并結(jié)合生理實驗及qPCR實驗的驗證，作者得出了如下結(jié)論：SS9-LysM可以通過調(diào)節(jié)鐵離子結(jié)合相關(guān)蛋白的表達(dá)，從而使宿主釋放更多鐵離子促進(jìn)SS在宿主體內(nèi)的存活并起到致病作用。
