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细菌在其生存周期和感染过程中,为应对多变的极端环境和与外界环境的物质交换,细菌进化出了七种不同类型的分泌系统,即Ⅰ-Ⅶ型分泌系统。它们能特异地分泌相关作用底物和效应蛋白,以介导特异的生物学功能来促进细菌的生长繁殖、环境适应性和致病能力。Ⅵ型分泌系统(TypeⅥsecretion system,T6SS)是近些年才发现的一种分布广泛、结构复杂的新型分泌系统。在同一细菌中具有多套不同的T6SS,这意味着其可能具有多种不同的功能:T6SS参与了细菌与宿主的相互作用、细菌之间的竞争和细菌的环境适应性等。其中T6SS对促进细菌的环境适应性是T6SS领域非常活跃的前沿研究新方向之一,揭示T6SS的环境适应性新功能在工业微生物的发酵生产、农业微生物的环境释放,病原微生物抵御宿主免疫系统攻击等方面均具有重要意义。假结核耶尔森氏菌(Y.pseudotuberculosis),是一种重要的人畜共患病原菌,可引起人类疾病。其和鼠疫耶尔森氏菌、小肠结肠炎耶尔森氏菌在进化和生理生化特征上有着极高的相似性。在假结核耶尔森氏菌中含有4套T6SS,预示着该菌中T6SS功能的多样性。在前期的研究中发现其T6SS4具有环境适应性功能,但还缺少适应性机制的深入系统研究。本研究以假结核耶尔森氏菌为模式菌,以T6SS为主要研究对象,以期揭示细菌T6SS的环境适应性功能及其调控机制。主要研究结果如下:1.发现了一个离子结合型T6SS效应蛋白Yez P,其可结合锌离子并促进细菌对锌离子的获得。在逆境环境中或感染宿主过程中,多种逆境胁迫产生的活性氧介导OxyR激活T6SS4表达,T6SS4分泌效应蛋白YezP至细胞外。胞外YezP结合环境中锌离子促进了细菌对锌离子的获得,锌离子与铁离子竞争抑制芬顿反应,减少高毒性的羟基自由基的生成,最终降低逆境胁迫下活性氧的细胞毒性,增加细菌的环境适应性和致病能力。2.揭示了假结核耶尔森氏菌在逆境环境或感染宿主过程中,基于T6SS-YezP-HmuR-ZnuABC的梯度应答机制:(1)在锌离子充裕时,细菌即可通过自由扩散途径获得所需要的锌离子;(2)在锌离子缺乏但无氧化胁迫时,细菌ZnuABC系统表达,部分表达T6SS4和HmuR系统,细菌主要通过ZnuABC途径获得所需要的锌离子;(3)在锌离子缺乏且氧化胁迫时,Znu ABC系统表达的同时也伴随T6SS4和HmuR系统的高表达,高表达的T6SS4分泌效应蛋白Yez P。分泌到胞外的效应蛋白YezP结合锌离子并协助外膜受体蛋白HmuR转运锌离子到周质空间,最终锌离子经过ZnuABC系统进入胞内发挥其环境适应性功能。3.在总结现有T6SS4调控系统的基础上,发现了两个T6SS4的调控蛋白:ZntR可感受锌离子浓度直接调控T6SS4表达,以维持胞内锌离子平衡,增强细菌的逆境适应能力。HpaR响应有机氧化胁迫,直接结合于T6SS4启动子,促进基于T6SS4的细菌有机氧化适应性。本研究丰富和完善了假结核耶尔森氏菌T6SS4的环境适应性的交叉调控网络。