[发明专利]鞭毛主调控基因flhDC或其表达产物作为靶点在抗菌药物开发中的应用

说明书

本发明公开了鞭毛主调控基因flhDC或其表达产物作为靶点在抗菌药物开发中的应用。本发明研究发现，将沙门氏菌或大肠杆菌的鞭毛主调控基因flhDC在大肠杆菌中进行过表达，能够致死大肠杆菌，也即该鞭毛主调控基因flhDC表达的产物FlhD₄C₂蛋白的总体活性过高能够致死大肠杆菌，说明该基因或其表达产物可以作为抗菌药物开发的靶点，为解决细菌耐药性问题提供方向。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，特别是涉及鞭毛主调控基因flhDC或其表达产物作为靶点在抗菌药物开发中的应用。

背景技术

鞭毛是细菌重要的运动器官，它推动细菌趋向营养丰富的环境，而逃离含有有害物质的恶略环境，趋利避害。许多细菌含有鞭毛，包括大肠杆菌、沙门氏菌、变形杆菌等。

完整的细菌鞭毛(flagellum)结构包括基体(basal body)、鞭毛钩(hook)和鞭毛丝(helical filament)三部分，从内膜跨越细胞壁和外膜，一直延伸到胞外(Evans L.D.B,Hughes C and Fraser G.M.Building a flagellum outside the bacterialcell.Trends in Microbiology.2014,22(10):566-572.)。其中，基体由中心的鞭毛杆(rod)和多个嵌入于细胞膜、细胞壁的环状结构组成。C环的一部分结构向内突出于胞浆，在这个围合的穴内有一个鞭毛III型分泌器(flagellar type III secretion system，fT3SS)，它负责鞭毛蛋白的分泌和自组装。

编码鞭毛的基因簇位于细菌基因组的4个不同位置，包含50多个基因，至少由14个操纵子组成(Kalir S,McClure J,Pabbaraju K et al.Ordering genes in a flagellapathway by analysis of expression kinetics from living bacteria.Science 2001,292(5524):2080–2083.)。细菌鞭毛基因簇的表达呈现三级阶梯(three classeshierarchical order)(见图1)。其中第一级阶梯flhDC操纵子的flhD和flhC基因为鞭毛表达的主调控基因，控制下游其它鞭毛基因的表达，调控表达强度，最终决定细菌表面的鞭毛长度、数量和运动力。flhDC操纵子受许多环境因子调控，例如：环境温度、pH值、渗透压、氧气等多种环境因子(Fahrner K.A,Berg H.C.Mutations that stimulate flhDCexpression in Escherichia coli K-12.J.Bacteriol.2015,197(19):3087-96.)。flhDC基因表达产物组成FlhD₄C₂鞭毛主调控蛋白，FlhD₄C₂与第二级阶梯的基因启动子结合，激活Ⅱ级基因，开启基体-鞭毛鞘(hook-basal body，HBB)基因群的表达和HBB的组装，与此同时，FlhD₄C₂还开启表达了Ⅲ级启动子表达所需的σ²⁸因子(FliA)及其拮抗因子(FlgM)，在HBB组装完成前，由于FlgM的存在，FliA无法与第三阶梯基因的启动子结合，Ⅲ级基因暂时不表达，当HBB组装完成，拮抗因子FlgM被分泌到胞外，拮抗消除，Ⅲ级基因随后开启表达，鞭毛开始组装并最终完成，细菌获得运动和趋化能力。