• 研究背景

豬鏈球菌Streptococcus suis（SS）是一種主要的豬病原體，它能夠導致多種疾病，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)病機制尚不明確。南京農(nóng)業(yè)大學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，陸教授團隊通過SS9-LysM突變及對照菌株在小鼠中進行相關實驗，證實了SS9-LysM在SS治病過程中的關鍵作用。并通過轉錄組測序的方式比較了突變菌株及對照菌株處理后，小鼠血液中相關基因的表達情況，分析得到了差異表達基因以及對應的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的作用機制。該研究結果最近以“AStreptococcus suis LysM domain surface protein contributes to bacterial virulence”為題發(fā)表于權威學術期刊《Veterinary Microbiology》（2016 187：64）。烈冰生信團隊在轉錄組測序及生信分析方面給予了有力的支持。

文章通過轉錄組測序，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，血液中的差異表達基因，并做了GO富集分析。最終得到結論：SS9-LysM可以通過調(diào)節(jié)鐵離子結合相關蛋白的表達，從而使宿主釋放更多鐵離子促進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，進行轉錄組測序。

我們對兩個處理組進行比較，并深入分析，尋找與SS9-LysM可能有關的差異基因以及生物學過程。

對差異基因GO富集分析：

1）差異基因的GO分析結果，可以發(fā)現(xiàn)差異基因主要富集在與鐵離子結合相關的GO條目中，并且在突變菌株對應的上調(diào)基因中，有20%（13/65）的基因編碼了鐵離子結合蛋白。

對分析結果進行生理實驗和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小鼠進行腹腔注射，并收集血液檢測游離的鐵離子濃度，結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結果與RNA-seq結果一致，證明了測序結果的可靠性。
根據(jù)上述分析結果并結合生理實驗及qPCR實驗的驗證，作者得出了如下結論：SS9-LysM可以通過調(diào)節(jié)鐵離子結合相關蛋白的表達，從而使宿主釋放更多鐵離子促進SS在宿主體內(nèi)的存活并起到致病作用。

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