粘附侵襲性大腸桿菌（AIEC）是克羅恩氏病患者（一種常見的腸道炎癥）體內常見的致病菌。盡管這類病原菌與共生性的大腸桿菌具有很多表型方面的差異，通過基因組學的手段往往難以區(qū)分這兩種不同的亞群，因而導致難以鑒定出關鍵的致病因子。在最近發(fā)表在《Nature Communications》雜志上的一篇研究中，來自加拿大McMaster大學的Brian K. Coombes教授等人通過建立一種高分辨率的體內遺傳篩選技術，揭示了AIEC腸道內定殖的必須基因，并且揭示了IV型分泌系統(tǒng)（T4SS）對于AIEC菌膜的形成以及維持其侵染力的必要性。

（圖片來源：www.nature.com）

首先，作者應用了一種名為“轉座子插入測序（TIS）”的高通量篩選技術。該技術通過在細菌基因組不同部位插入轉座子介導基因的突變，從而建立突變體文庫?；谶@一技術，作者篩選了對于AIEC在宿主體內增殖所必須的基因，并從中鑒定出了377個潛在的遺傳位點。除此之外，作者還通過比較轉錄組學的手段鑒定得到了AIEC中那些與宿主環(huán)境有關的基因表達圖譜。在眾多鑒定出的代謝通路中，T4SS對于AIEC的毒性最為重要，其參與了包括蛋白質的分泌，DNA的轉移以及生物膜的形成等在內的諸多生物學過程。

（圖1，高通量篩選揭示與AIEC體內定殖有關的遺傳因子）

為了鑒定T4SS在AIEC感染過程中的作用，作者構建了T4SS功能缺陷型菌株，并且比較了其與野生型菌株在宿主體內的感染能力。結果顯示，相比野生型菌株，T4SS缺陷型菌株的競爭力明顯減弱，此外，在接種了突變株的小鼠中，細菌被完全清除的時間相比野生型菌株提前了25天。在此基礎上，作者通過體外實驗發(fā)現T4SS的缺陷會影響菌株在腸上皮細胞表面形成生物膜結構，而且微菌落（microcolonies）的形成數量也明顯少于野生型菌株。體內實驗進一步證明了上述發(fā)現：接種了突變株的小鼠腸道上皮組織中AIEC的微菌落數量明顯少于野生型菌株，表明其定殖能力受到了顯著的影響。

（圖2，T4SS對于AIEC在宿主體內定殖至關重要）

除了AIEC之外，作者還在40多種其它類型的，與克羅恩氏病相關的致病性大腸桿菌中觀察到了T4SS相關基因的高表達現象。上述結果表明T4SS能夠促進克羅恩氏病患者體內大腸桿菌的定殖與生物膜的形成。（生物谷 Bioon.com）

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