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为探究 BadR 在伯氏疏螺旋体（Borrelia burgdorferi）基因调控中的作用，研究人员培育突变株并测序分析，发现其为全局调控蛋白，影响病菌生存，有助于开发新疗法。
莱姆病，这个名字听起来或许有些陌生，但它却是由蜱虫传播的伯氏疏螺旋体（
Borrelia burgdorferi）引发的一种常见传染病。想象一下，小小的蜱虫就像一个个 “病菌快递员”，当它们叮咬人类或动物时，伯氏疏螺旋体便趁机而入，在宿主体内开启一场 “生存之战”。在这场战斗中，伯氏疏螺旋体需要不断调整自身基因的表达，以适应蜱虫和哺乳动物宿主这两种截然不同的环境。
BadR，作为 ROK（repressor, open reading frame, kinase）家族的转录调节因子，被认为在伯氏疏螺旋体的基因调控中扮演着重要角色。然而，目前关于 BadR 的研究存在诸多谜团。不同研究对 BadR 调控的基因存在争议，在未进食蜱虫环境下 BadR 调控子尚未明确，而且 BadR 在不同生长阶段对基因的调控情况也不清楚。这些问题就像一团团迷雾，笼罩着科研人员对伯氏疏螺旋体致病机制的探索之路。为了拨开这团迷雾，来自 [未提及具体单位] 的研究人员开展了一项深入研究。他们通过培育伯氏疏螺旋体badR突变株和野生型菌株，并利用 RNA 测序技术分析转录组，试图揭开 BadR 的神秘面纱。研究发现，BadR 是一个全局调控蛋白，它在伯氏疏螺旋体的生命周期中发挥着关键作用，调控着病菌的毒力基因表达。这一研究成果发表在《BMC Microbiology》期刊上，为深入理解莱姆病的致病机制和开发新的治疗方法提供了重要线索。
研究人员在研究过程中运用了多种关键技术方法。首先是构建badR突变株，以野生型菌株伯氏疏螺旋体 B31-A3 为基础，利用特定的自杀载体生成badR基因敲除突变株。其次是 RNA 测序（RNA-sequencing），对不同培养条件下的菌株进行 RNA 提取、文库制备和测序，从而分析基因表达情况。此外，免疫印迹分析（Immunoblot analysis）用于检测蛋白表达水平，通过特定抗体检测 RpoS、OspC 等蛋白。qRT-PCR 技术则用于定量分析基因表达，验证 RNA 测序结果的准确性。
研究结果如下：
- badR 在体外培养中的表达：研究人员采用定量 RT-PCR（qRT-PCR）的标准曲线法，在模拟蜱虫和哺乳动物宿主的不同体外培养条件下，对badR基因的表达进行检测。结果显示，在 23°C 的 BSK - 甘油培养基、37°C 的 BSK-II 培养基中，无论是处于对数中期还是稳定期，badR基因均有表达。这表明badR基因在伯氏疏螺旋体的体外培养过程中普遍表达，为后续研究 BadR 的功能奠定了基础。
- BadR 对 rpoS 和 ospC 表达的调控：鉴于此前关于 BadR 对rpoS基因表达调控的研究结果存在矛盾，研究人员构建了克隆株 B31-A3 的badR突变株。通过 qRT-PCR 分析发现，在 37°C 的 BSK-II 培养基中，对数中期时，badR突变株中rpoS和ospC的转录水平显著高于野生型菌株；到了稳定期，两者的差异则不明显。免疫印迹结果也证实，在对数中期，突变株中 RpoS 和 OspC 的表达量高于野生型菌株，而在稳定期，两者的表达量相当。这一系列结果表明，BadR 在 37°C 时对rpoS的调控呈生长阶段依赖性，即 BadR 抑制rpoS的表达，且这种抑制作用在不同生长阶段有所不同。
- BadR 对糖转运和利用基因的调控：由于伯氏疏螺旋体代谢能力有限，其生存高度依赖细胞外碳水化合物的摄取，且在感染的不同阶段利用不同的糖类。鉴于 BadR 与参与碳水化合物代谢的 ROK 蛋白具有同源性，研究人员推测 BadR 可能调控糖类转运和利用相关基因。通过 qRT-PCR 检测不同培养条件下突变株中糖类代谢基因的表达，结果发现，在模拟未进食蜱虫的条件下（23°C，BSK - 甘油培养基），甘油利用和壳二糖转运相关基因的表达在badR突变株中适度上调；在模拟哺乳动物宿主的条件下（37°C，BSK-II 培养基），不同生长阶段的葡萄糖、壳二糖和甘油利用相关基因的表达在突变株中也呈现出不同程度的上调。这表明 BadR 抑制了参与壳二糖、甘油和葡萄糖摄取及利用的基因表达，并且这种基因调控受到不同生长条件的影响。
- BadR 调控子中的基因功能及分布：研究人员利用 RNA 测序技术，在模拟未进食蜱虫和哺乳动物宿主的多种条件下，对 BadR 调控子进行了全面分析。结果显示，在不同条件下，BadR 调控的基因数量和种类存在差异。例如，在 23°C 的 BSK - 甘油培养基中，有 79 个基因差异表达；在 37°C 的 BSK-II 培养基中，对数中期有 211 个基因、稳定期有 272 个基因差异表达。这些差异表达的基因功能多样，涉及细胞包膜相关蛋白、能量代谢、复制等多个方面，且在基因组中的分布广泛，位于染色体和多种质粒上。这充分表明 BadR 作为全局调控蛋白，对伯氏疏螺旋体的基因表达进行着广泛而复杂的调控。
- BadR 与大肠杆菌 ROK 蛋白的结构比较：为了深入了解 BadR 的功能，研究人员将 BadR 与大肠杆菌（E. coli）的 ROK 蛋白 NagC 和 Mlc 进行了比较。序列比对结果显示，BadR 与 NagC 和 Mlc 的整体序列同源性较低，且 BadR 缺乏 NagC 中与 GlcNAc-6P 结合的关键残基以及 Mlc 中与葡萄糖结合相关的部分结构。然而，通过结构建模发现，BadR 与 NagC 和 Mlc 在结构上具有一定的相似性，均含有一个可能与 DNA 结合或感应信号相关的 C 末端螺旋结构。这表明 BadR 虽然在结构上与大肠杆菌的 ROK 蛋白有相似之处，但其调控基因表达的机制可能存在显著差异。
研究结论和讨论部分指出，该研究通过优化实验条件，更全面地分析了 BadR 调控子，发现了许多新的 BadR 调控基因。这些基因不仅与伯氏疏螺旋体在蜱虫和哺乳动物宿主中的生存、感染相关，还表明 BadR 在不同生长阶段对众多基因的表达进行着精准调控。此外，研究首次明确了 BadR 在模拟未进食蜱虫条件下的转录调控作用，发现其抑制了与蜱虫 - 哺乳动物传播及哺乳动物感染相关的基因。然而，BadR 调控基因表达的具体机制仍有待进一步研究。未来，对 BadR 调控子在自然蜱虫和宿主环境中的深入研究，将有助于揭示伯氏疏螺旋体感染过程中的关键致病机制，为开发针对莱姆病的新型治疗方法和疫苗提供重要的理论依据。
