分支杆菌WhiB6可以通过调控ESX-1和Dos调节子进而调节肉芽肿的形成和毒力

研究背景

结核分枝杆菌是最成功的胞内病原体之一。其在感染宿主时能够被巨噬细胞所吞噬，进而形成吞噬体。吞噬体可以进一步的破坏入侵的病原体。但是结核分枝杆菌可以通过一系列的过程来避免吞噬体的消灭，进而来破坏宿主细胞。

研究思路

研究结果

1、 WhiB6调控与ESX-1分泌系统相关基因的表达

海鱼分枝杆菌的MMAR_5437基因（与结核分枝杆菌的WhiB6同源）保守地存在于ESX-1基因附近。通过比对海鱼分枝杆菌和结核分枝杆菌的ESX-1基因簇发现，其ORF序列和基因结构都是高度保守的 (Figure 1A)。推测WhiB6是否可以调控ESX-1系统的基因表达。RT-PCR结果发现，在WhiB6敲除株中，ESX-1系统相关基因pe35,espE,esxA, 和esxB的表达量都发生了显著的下调（Figure1B）。为了进一步研究WhiB6是否可以调控ESX-1相关基因的表达，作者做了chip实验，结果发现， espA, whiB6, espE,和eccA1基因的启动子区域在野生型Mm(WT)和互补株MB6 中得到了显著的富集（相对于WhiB6突变株和互补空载体株 (Figure 1C)。进一步研究WhiB6是否可以进行自身的调控。WT野生株和WhiB6突变株转入含有分别来自于Mm, MtbH37Rv, 和MtbCDC1551 菌株的融合有egfp荧光标签的WhiB6启动子的质粒。荧光定量结果显示，在Mm和MtbCDC1551菌株荧光强度显著增高，而MtbH37Rv菌株则没有（Figure 1D）。Mm菌株的RT-PCR也同样证实了这个结果（Figure 1E）。

2、 WhiB6 Fe-S 簇对ESX-1的功能起着重要的作用

      通过比对Mm菌株和Mtb菌株的WhiB6 蛋白的序列发现，它们具有高度的相似性(Figure 2A)。WhiB6蛋白中的四个保守的Cys残基 (i.e., Mm菌株中的Cys-14, 33, 36,和Mtb菌株中的Cys-34, 53, 56, and 62 inMtb)是非常保守的(Figure 2B)。先前研究发现，ESX-1与溶血相关。因此作者进行了溶血实验。结果发现，WhiB6突变株与野生株相比，溶血性下降 ，而互补株的溶血性又发生恢复。此外，所有对Cys进行突变了的分枝杆菌的溶血性都发生了显著的下降（Figure 2C）。此外， 在WhiB6突变株中，ESAT-6 (EsxA)和CFP-10 (EsxB) 的含量也发生了减少，而在互补株中其含量又得到了恢复（Figure 2D）。同样地，在WhiB6突变株中，ESX-1相关基因的表达量也发生了下降（Figure 2E）。以上这些结果表明，WhiB6的Fe-S对于调控ESX-1是非常重要的。