结核病(Tuberculosis)是一种慢性消耗性传染病,每年引发全球200万人死亡。结核病的病原菌主要为结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis)及牛分枝杆菌(Mycobacterium bovis)。牛结核病是一个影响经济和动物健康的重大问题,同时也对人类健康造成了人畜共患病的威胁。据估计,全世界牛结核病的患病率为9%,尤其发生在发展中国家。牛结核病对动物生产性能及牛场经济效益有直接影响。然而,抗生素广泛用于人和动物,导致耐多药菌株的出现,使细菌在适应环境改变时发生巨大变化并且对人类健康造成巨大的影响。因此,本研究通过基因测序比对和蛋白组学的方法,从基因层面以及蛋白表达水平对不同牛分枝杆菌的致病性及毒力进行分析。具体试验方法及结果如下:1.为了研究M bovis毒力基因的突变水平,通过致病性不同的两株牛分枝杆菌M bovis N、C68004与中国某地区66株临床分离株的10个毒力基因测序和比对分析。对筛选后的10个毒力基因进行PCR鉴定、测序比对、SNPs评估和蛋白二级结构功能预测。结果显示66株临床分离菌的10个毒力基因变化规律与N菌高度一致并且具有高度遗传相似性,反映了 N菌在牛群中的适应性较强。通过软件分析与预测,证明基因遗传变异导致的蛋白二级结构改变,可能改变蛋白质的功能。最后筛选出基因MB2982c、ctpc、espi可能对细菌的毒力影响较大,需要进一步深入研究。2.为研究牛分枝杆菌M bovis N和C68004菌株间蛋白水平的差异表达,本试验采用定量蛋白组学分析的方法对两个菌株进行鉴定。GO分析结果显示,表达差异显著蛋白的功能包括催化、结合、运输、转录调控以及分子结构相关作用,特别是对内部或外部刺激产生的反应。KEGG分析结果显示,表达差异显著蛋白主要参与代谢和生物过程的调节。导致N菌致病性增强的毒力基因可能是 mmaA4、ecce1、IpqY、hspX、Mpb63、mmpl4。并且 N菌的耐药基因 rpoA、rpoB 和rpoC表达量显著高于C68004,可以推断N菌对抗结核一线药物利福平的耐药性可能比C68004更强。综上所述,牛分枝杆菌的致病性可能与毒力基因的突变有关,同时N菌在牛群中适应性较强,可以代表部分地区牛分枝杆菌的流行性与菌株的进化趋势。随着临床用药频繁和免疫应答的改变,N菌在适应环境过程中,毒力基因发生了变异,并且与代谢、DNA复制以及耐药相关的蛋白表达也出现差异。