新生隐球菌毒力相关基因的重测序筛选及基因敲除实验研究

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本研究主要探讨可用于筛选引起新生隐球菌格鲁比变种(Cryptococcus neoformans var.grubii.)毒力差异相关基因的有效方法策略,并从中筛选和验证与毒力相关的差异基因。实验中筛选了毒力差异明显的两组基因型菌株进行全基因组重测序,运用比较基因组学方法全面分析测序结果,使用非同义SNPs(non-synonymous SNPs,nsSNPs)、无义突变SNPs、产生移码突变InDels的策略广泛筛选差异基因。对筛选出的6个基因在所有实验菌株中进行DNA和cDNA的测序分析,通过验证的基因CNAG01032使用基因枪技术构建缺陷株,在新生隐球菌临床分离株IFM 56716中将目的基因替换为带有诺尔丝菌素抗性标记(nourseothricin-resistant marker,NAT)的基因敲除盒,并通过在不同条件下的生长、荚膜厚度、黑色素形成和尿素酶活性等试验测试突变株,预测基因CNAG01032可能的功能。通过全基因组重测序,环境株IFM56731和临床株IFM56800均分别获得覆盖率较高的有效数据。应用无义突变SNPs和产生移码突变的InDe1筛选出大量差异基因,并最终选定其中6个用于后续分析验证。通过DNA和cDNA的测序分析,最终确定基因CNAG01032的转录序列位置和结构,在临床分离的MIMT-13型菌株中,基因CNAG01032总共编码390个氨基酸,然而在环境分离的MLMT-36型菌株中仅为214个氨基酸。MLMT-13型的野生株和ACNAG01032突变株在不同温度条件下生长状况相似,但突变株在37℃和30℃条件下荚膜明显变薄。通过在咖啡酸固体培养基和左旋多巴液体培养基中培养观察黑色素形成,在37℃,30℃和24℃条件下,ACNAG01032突变株均较MLMT-13型的野生株形成黑色素早且多。另外,与临床野生株相比,突变株的尿素酶活性略微增强,但与环境株相同。根据全基因重测序数据分析证明,应用无义突变SNPs和产生移码突变的InDel进行差异基因筛选的策略具有较好针对性。最终筛选出的基因CNAG01032构建突变株后,通过试验证实,之前未曾明确功能的基因CNAG01032与新生隐球菌的荚膜和黑色素形成相关,提示该基因为两组基因型菌株之间引起毒力差异的关键因素之一。而基因CNAG01032的毒力相关分子机制有待进一步深入研究。
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