病原菌感染宿主的转录组学研究进展

1、病原菌熏染宿主的转录组学研究希望【关键词】熏染病原菌与宿主的彼此作用，是组成熏染的根本因素。当代分子生物学的生长鞭策病原菌与宿主彼此作用研究进入到了分子程度。应用基因芯片转录组学阐发技能，可以对病原菌入侵宿主以及宿主的防范对抗举行转录组学研究。从病原菌全基因组程度以及熏染宿主的基因程度阐述病原菌与宿主之间的彼此干系。阐发病原菌入侵以及宿主对抗病原菌的分子机制，本文将对病原菌在熏染宿主历程中的转录组学研究希望举行扼要综述。1病原菌与宿主的彼此作用细菌性熏染的产生和生长是病原菌与宿主彼此作用的效果。熏染的本质是病原性细菌为到达在宿主内保存和生殖的目的，与宿主的种种抵抗因素产生彼此作用。在此期间，既

2、有病原菌为躲避宿主防范机制而举行的顺应，也有宿主为扫除病原菌而变更防范体系的积极。从细菌的角度讲，由原寄生地侵袭到宿主时，环境中种种营养物质的含量、种类、温度、渗出压与酸碱度等因素的改变，以及宿主对细菌的对抗，一定对细菌的保存施加宏大压力。为了保存，细菌可以或许快速敏感地监测环境中种种因素的变革，敏捷地调治自己的布局，调治其生理、生命举动，到达顺应新的环境，在宿主体内寄生，熏染宿主目的。对付宿主来说，真核生物有着极其美满的信号转导体系，可以感知病原菌的侵入，启动精细的防范体系来对抗病原菌的入侵。有些宿主还可以排泄一些杀菌素样的物质，导致病原菌不克不及在其体内保存，维持自身的正常生理状态。病原菌

3、与宿主彼此作用研究不停是操纵熏染性疾病产生的一个关键环节。2细菌的基因芯片转录组学研究随着基因测序技能的生长与成熟，使得大量微生物基因组的序列测定完成。标识表记标帜着基因组学的研究由布局基因组学进入了成效基因组学时期。转录组学研究是成效基因组学研究的一个紧张本领。Velulesu和Kinzler等人于1997年起首提出转录组观点1。转录组学是从一个细胞中的基因组全部RNA程度研究基因表达环境。转录组学研究作为一种宏不雅的团体论要领改变了以往选定单个基因或少数几个基因零打坏敲式的研究形式2，将基因组学研究带入了一个全新的高速生长期间。基因芯片转录组学研究是应用全基因组芯片对差异条件下细菌的RNA

4、举行平行阐发，可以得到细菌在差异条件下所产生的差异变革基因，从基因程度上展现基因表达的差异。该技能的反响原理是通过对差异泉源的RNA举行逆转录，此后别离用差异颜色的荧光素标识表记标帜成探针,探针混淆后与芯片上的基因举行杂交,再通过扫描仪扫描，得到两份样品中RNA的相对品貌，结合已有生物信息学资源对数据举行生物学解读。基因芯片技能的生长，为研究病原菌与宿主彼此作用提供了全新的研究时机。通过基因芯片转录谱阐发细菌熏染宿主表达谱的差异，可以在全基因组范畴得到细菌为顺应在宿主体内生长而表示的基因表达差异，通过对差异表达基因的生物信息学阐发可以挑选到病原体在体内存活必须表达的基因，猜测与致病性严密相干的

5、毒力基因。从而有助于进一步阐发致病菌的致病机制。芯片转录谱技能为大范围创造及断定病原菌致病基因提供了一个快速、有用的平台。3病原菌与宿主彼此作用体外转录组学研究希望应用转录谱芯片举行病原菌与宿主彼此作用研究履历了体外与体内两个阶段。起首是应用病原菌与熏染宿主细胞在体外举行彼此作用，通过体外细胞来模拟病原菌熏染宿主的微环境，获抱病原菌与宿主细胞之间的彼此作用纪律，从而间接反响病原菌入侵宿主的转录特性与分子作用机理。如今对多种病原菌与多种体外细胞包罗上皮细胞、内皮细胞打仗以及侵染多形核白细胞PNs单核巨噬细胞历程中基因表达变革举行了体外转录组学研究。通过以上研究，创造了大量微生物的毒力相干基因，存

6、活必须基因，以及在熏染历程中细菌紧张的酶类和转运卵白相干基因等。阐述了病原菌在入侵宿主历程中的相干分子机理，为进一步操纵熏染的产生奠基了理论基矗天下生齿的一半以上熏染有幽门螺杆菌。此中只有20%的熏染者会表示出临床病症。其缘故原由大概在于熏染差异范例的幽门螺杆菌以及熏染宿主的差异反响。在对幽门螺杆菌致病机理的研究中，芯片转录谱技能被普及应用。这些研究傍边包罗大量的幽门螺杆菌与胃上皮细胞配合作用后的转录谱研究36。比方Ki等通过对幽门螺杆菌与胃癌细胞AGS彼此作用的研究效果表白7，在幽门螺杆菌与AGS细胞彼此作用后，幽门螺杆菌毒力岛相干基因，动力相干基因，外膜卵白相干基因产生了转录程度的上调。而

7、在转录下调的基因傍边包罗压力反响卵白基因与过氧化物剖析相干基因。研究效果表白上述基因在幽门螺杆菌粘附胃上皮细胞中发挥了紧张作用，与其致病本领精细相干。2022年10月薛建江等：病原菌熏染宿主的转录组学研究希望第5期2022年10月河北北方学院学报医学版第5期细菌性脑膜炎是儿童最常见的殒命病因，脑膜炎奈瑟氏菌为脑膜炎的病原菌。Dietrih等对该细菌在侵入机体中所碰到的两个重要阶段举行了转录谱的研究8以得到该病原菌在侵入机体以及顺应机体的改变。通过对脑膜炎奈瑟氏菌与上皮细胞Hela细胞与内皮细胞HBE人脑血管内皮细胞彼此作用而得到该细菌和两种细胞彼此作用的转录谱，得到了该细菌在熏染差异阶段所举行

8、的转录程度的差异变革，展现了脑膜炎奈瑟菌在熏染差异阶段的分子致病机理。Shubert等人也对该菌举行了雷同的转录谱研究9，表白在脑膜炎奈瑟菌与HBE彼此作用中，该菌的荚膜起到了极为紧张的作用。更进一步展现了脑膜炎奈瑟菌与宿主细胞在分子程度的彼此作用。4病原菌与宿主彼此作用体内转录组学研究希望在病原菌与熏染宿主体内转录谱研究中，困扰全部微生物学事情者的一个紧张题目就是存在一些技能上的困难，这些技能上的困难限定了体内举行病原与宿主彼此作用的转录谱研究。这些技能上的困难重要包罗原核生物RNA的不变性题目，宿主细胞RNA的滋扰，以及宿主细胞与熏染细胞的难以分散。基因芯片研究必要大量的RNA靶分子，大多

9、数研究所用的RNA是从大量细胞中提取出来的，然而，熏染宿主构造中很难提供云云大量的熏染细菌RNA来举行转录谱的研究。对付上述题目的存在，可以通过进步芯片检测的敏捷度，开拓可重复有用扩增RNA靶分子的技能而使题目得到办理。如今有两种要领在扩增RNA靶分子方面表现出一定上风。其一是利用PR技能创立单细胞DNA文库，这种要领可以或许有用且可重复的扩增RNA分子，但是每每不克不及包管所得到的DNA文库中的拷贝数与其在细胞中的拷贝数同等。其应用需通过应用统计要领对数据举行归一化处置惩罚10。另一种要领是应用DNA合成和模板引导下的体外转录反响来完成的RNA体外线性扩增11。通过体外扩增RNA可以将微量的

10、RNA在体外举行放大，从而可以满意芯片检测必要。与构建文库的要领比拟，这种扩增要领更具线性，更能反响真实环境。该研究要领的出现，可以为办理在研究病原与宿主彼此作用的转录谱研究中RNA量的题目。信赖随着该项技能的渐渐美满，体内转录谱的研究将会更为普及的开展。Lathe等人应用RNA线性扩增技能对造成小鼠实行性肺鼠疫中熏染48h的鼠疫菌举行了扩增12。该研究利用裂解液乐成的将鼠疫细菌与肺构造细胞举行了分散，对分散到的RNA举行了扩增，举行了鼠疫菌造成肺鼠疫转录谱研究。研究效果表白，与鼠疫菌致病相干的重要毒力因子在体内熏染多数表示为高表达。比方T3SS中的基因，铁摄入以及铁贮存的相干基因，通过芯片转

11、录谱研究对鼠疫菌引起宿主熏染的分子致病机理举行了阐述。霍乱是以严峻腹泻为重要病症的熏染性疾病，其病原菌为霍乱弧菌。已经完成该菌的全基因组序列表白，其全基因组包罗巨细两个片断。大片断编码了霍乱弧菌大部门的基因，而小片断的基因成效那么很少相识。Xu等应用芯片转录谱技能对漫衍于差异片断的基因举行了熏染家兔体内转录谱的研究13，一方面，通过研究相识该细菌在熏染宿主体内的基因转录环境，另一方面的目的是展现小片断的基因组在熏染历程中的成效。研究者通过制造性的将家兔小肠举行结扎，从而形成小肠结扎环模子，将霍乱弧菌注入结扎环内，熏染一按时间后将细菌从结扎环内举行网络，网络RNA后与体外营养环境中造就的细菌举行

12、比力，从而得到了霍乱弧菌体内熏染的转录谱。研究效果表白，在产生转录显着改变的基因中大部门为大片断染色体基因。展现了在熏染家兔小肠体内该细菌的一些高转录基因包罗与动力化学趋向性相干的一些基因，以及与肠内定值相干的一些基因以及与毒素产生相干的基因。对霍乱弧菌的分子致病机理举行了阐述。空肠弯曲菌是引起腹泻的重要病原菌。该菌在小肠内乐成的粘附与定植是组成其致病力的关键因素。Stintzi等人同样应用小肠结扎环的要领对空肠弯曲菌举行了熏染新西兰白兔小肠的研究14。通过对该菌在小肠内保存所举行的转录谱研究，得到了大量与其在肠内保存相干的基因，对其致病机理举行了分子程度的研究。Snyder等人应用芯片转录谱

13、技能对引起泌尿熏染的致病性大肠埃希氏菌举行了体内转录谱的研究15。该研究将从熏染小鼠的尿液中直接提取细菌RNA，得到了该细菌在熏染宿主体内的多个毒力与代谢因子。在与泌尿系熏染相干的基因傍边，有如许一些基因高表达。菌毛基因相干的荚膜形成，微生物素排泄，铁摄入相干基因转录程度显着上调，表白这些基因与大肠杆菌的致病性严密相干。在对熏染细菌与宿主彼此作用研究中，差异的研究者应用了差异的要领举行了研究。比方通过对无菌部位的液体标本直接举行分散来得到研究所必要的细菌量，rihuela对熏染小鼠血液中细菌接纳离心的要领举行分散16，通过差速离心的要领将熏染小鼠血液中的肺炎球菌与血细胞举行了分散，举行了肺炎球

14、菌熏染小鼠体内的转录谱研究，得到了该细菌熏染体内的特性性转录谱，对其致病机理举行了研究。Talaat等那么应用全基因组引物GDP对熏染构造内未举行细菌与细胞分散的结核分枝杆菌直接举行逆转录17，得到了熏染体内结核分枝杆菌的转录谱，对结核分枝杆菌的分子致病机理举行了研究。errell等应用直接分散的要领对霍乱病人的米泔样粪便中的霍乱弧菌举行了分散并举行了转录谱研究18。Graha等应用全基因组芯片对引起化脓性熏染的A族链球菌1株举行了熏染小鼠上皮构造的转录谱研究19，说明了在形成化脓性熏染历程中到场的重要基因成效类群，包罗毒力基因、氧化压力基因、氨基酸利用、二元调控体系等基因在皮肤软构造熏染中的作用。对A族链球菌引起的化脓性熏染的分子机理举行了阐述。Rs等人那么通过网络患者尿液中大肠埃希菌83792株直接与体外造就的雷同细菌举行了转录谱研究20。指出在该菌株致病历程中N代谢相干基因具有非常紧张的意义。同样是对尿液中的大肠埃希菌83792株，Hank等人那么举行了该菌在体内与生物膜形成的相干分子机制研究21，展现了该菌在形成