霍乱弧菌(Vibrio cholerae)是革兰氏阴性菌,菌体呈弯曲杆状,附着单鞭毛,通常由污染的食物或水源进入人体进行感染,引发霍乱疾病。霍乱是一种急性肠道感染疾病,这种疾病古老且流行广泛,至今仍是许多发展中国家需要解决的重要问题。研究表明,霍乱弧菌的致病能力主要由霍乱毒素和毒素共调节菌毛共同介导。对于许多病原细菌而言,在感染宿主的过程中维持其基因组的完整性和稳定性是极其重要的。在细菌中,存在多种DNA损伤修复的方式,比如:SOS紧急修复,碱基切除修复,以及碱基错配修复等。DNA碱基错配修复系统(base mismatch repair,MMR)是细胞复制后的修复机制,能够维持DNA复制的保真度,控制基因的变异。MutS蛋白是MMR系统中关键的点识别成分,MutS的缺失对于MMR系统会产生重要的影响。病原细菌在入侵和感染宿主时,宿主细胞可以产生大量ROS(活性氧),破坏病原细菌的膜脂、蛋白质、DNA等,从而杀死病原细菌,以达到抵御外来侵害的目的。同时病原细菌通过产生多种酶类来清除宿主细胞产生的ROS,以进行防御,并保证其感染效率。为了研究mutS基因对霍乱弧菌的定殖能力是否存在影响,本文利用框内敲除的方法构建霍乱弧菌mutS突变株。发现△mutS在成年鼠肠道内的定殖能力强于野生型菌株;当清除成年鼠体内的ROS等过氧化物之后,△mutS的定殖能力恢复到和野生型菌株相似的水平。因此推测:基因mut这可能与霍乱弧菌抗ROS能力存在相关性。为了检测mutS基因的敲除对于霍乱弧菌抗ROS的影响,通过杀菌实验,结果表明:mutS基因在霍乱弧菌抵抗ROS能力上没有直接的作用。在突变率检测中,mutS基因的缺失可以明显提高自发突变率;H202也可以诱导提高霍乱弧菌的突变率。在△mutS和WT的体外竞争实验中,△mutS由于其更高的突变率,可以进化地更适应环境变化,对WT会逐渐占据生长上的优势;同时ROS的持续选择压力可以扩大△mutS对WT的优势。为了确定mutS基因如何增强霍乱弧菌的定殖能力,对经过成年鼠体内△mutS回补之后,研究发现△mutS并不是主要通过产生在生长,毒力表达及定殖相关基因的有利突变来增强其肠道竞争能力,而是其比WT容易获得更多ROS耐受性增强的菌株。这也表明:细菌高突变株在一个环境中所积累的各种突变基因,有时是中性存在的,甚至是优势的,但在另一新环境中可能变成有害的;细菌可以通过牺牲部分能力来获得其他方面的优势性。综上所述,△mutS通过其比WT更高的突变率,得以进化地更适应环境,在与WT的体外竞争中占据生长优势;另外△mutS在体内可以通过获得更多较强的ROS耐受性菌株,进而在成年鼠肠道中有较高的定殖能力。