新型菌毛相关基因簇在无乳链球菌毒力中的作用机制及其与宿主互作研究

本研究针对无乳链球菌(Streptococcus agalactiae, GBS)引发乳腺炎的致病机制，通过Tn转座子突变库筛选鉴定出新型菌毛合成基因簇BP/AP1/SrtC。研究人员发现该基因簇通过调控宿主Tnfsf15表达介导细菌粘附与炎症反应，为GBS疫苗靶点开发提供新思路。论文发表于《Veterinary Research》。

　　

无乳链球菌（Streptococcus agalactiae，GBS）作为重要的人畜共患病原体，不仅导致奶牛乳腺炎造成畜牧业经济损失，更威胁新生儿和免疫力低下人群健康。尽管已知细菌粘附是感染的关键起始步骤，但GBS中调控粘附的分子机制仍存在认知空白。尤其令人困惑的是，为何某些菌株能突破宿主防御系统引发严重炎症？这一科学问题的解答，对于开发新型防控策略至关重要。

针对这一挑战，甘肃农业大学的研究团队在《Veterinary Research》发表突破性研究。通过构建GBS A909菌株的全基因组转座子突变库，结合乳腺上皮细胞（EPH4-Ev）粘附模型，首次鉴定出包含BP（骨架蛋白）、AP1（辅助蛋白）和SrtC（分选酶）的新型菌毛基因簇。该基因簇虽不影响细菌生长，但显著降低粘附率（EPH4-Ev细胞中从7.19%降至0.09%）和小鼠模型中的细菌载量（1.57×10⁸ CFU/g降至6.95×10⁶ CFU/g）。透射电镜显示ΔAP1突变体表面菌毛结构完全消失，印证了这些基因在菌毛组装中的核心作用。

研究采用三大关键技术：1）Tn转座子随机插入构建覆盖全基因组的突变库（>2.3×10⁶ CFU）；2）基于二代测序的插入位点高通量分析；3）通过qPCR和Western blot验证宿主基因Tnfsf15的表达调控。

主要研究发现包括：
病原性验证：GBS A909感染小鼠乳腺组织后引发典型炎症病理改变，包括中性粒细胞浸润（H&E染色证实）和TNF-α表达上调4倍（P<0.0001）。

基因簇功能：

• 结构特征：SAK_RS11705基因终止密码子突变导致其与相邻基因融合，形成新的AP1编码区（333基因），该发现修正了参考基因组注释错误。
• 表型影响：ΔBP和ΔSrtC使细菌外膜变薄，而ΔAP1完全消除表面突起（电镜观察）。
• 转录调控：基因簇缺失导致宿主EPH4-Ev细胞中53个差异表达基因（DEGs），其中免疫调控因子Tnfsf15表达量下降2.5倍（qPCR验证）。

机制探索：过表达Tnfsf15使细菌粘附率提升至23.97%（对照组6%），证实其与GBS毒力呈正相关（r=0.75, P<0.005）。KEGG分析揭示ΔAP1主要影响细胞因子-受体相互作用通路，而ΔSrtC干扰药物代谢途径。

这项研究的重要意义在于：首次阐明GBS菌毛基因簇通过Tnfsf15调控宿主炎症反应的分子桥梁作用，为理解细菌粘附与免疫逃逸的协同机制提供新视角。发现的BP/AP1/SrtC基因簇可作为抗GBS感染的精准靶点，尤其对开发预防奶牛乳腺炎和新生儿败血症的多价疫苗具有转化价值。研究采用的转座子突变与转录组联用策略，为其他革兰阳性病原体的毒力基因筛选建立了方法学范式。