銅綠假單胞菌生物被膜基因表達(dá)生物信息學(xué)研究

廖黎?魯蘭?楊晨?劉昆?趙玉婷

摘要：目的? ? 通過(guò)生物信息學(xué)探究銅綠假單胞菌生物被膜形成的差異表達(dá)基因及可能作用機(jī)制。方法? ? 通過(guò)GEO數(shù)據(jù)庫(kù)篩選獲得銅綠假單胞菌生物被膜數(shù)據(jù)芯片GSE120760， GEO2R工具篩選出銅綠假單胞菌浮游狀態(tài)和生物被膜狀態(tài)的差異表達(dá)基因；差異表達(dá)基因通過(guò)String數(shù)據(jù)庫(kù)和Cytoscape3.7.1軟件中構(gòu)建靶點(diǎn)PPI網(wǎng)絡(luò)圖， 并在DAVID和KOBAS數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)差異表達(dá)基因進(jìn)行GO生物富集和KEGG通路分析。用銅綠假單胞菌體外生物被膜模型測(cè)定5種氨基酸（D/L型）的抗生物被膜作用效果。結(jié)果? ? 由芯片GSE120760篩選得到556個(gè)差異表達(dá)基因， 其中上調(diào)基因143個(gè)， 下調(diào)基因413個(gè)；從差異表達(dá)基因中篩選到62個(gè)關(guān)鍵基因， 這些基因主要與30S和50S核糖體蛋白相關(guān)；GO功能富集得到40個(gè)條目；KEGG 富集到44條通路， 主要涉及代謝途徑、次生代謝產(chǎn)物的生物合成、氨基酸生物合成通路、多種氨基酸代謝、群體感應(yīng)、氨酰tRNA生物合成通路等；體外驗(yàn)證試驗(yàn)中，D-氨基酸對(duì)銅綠假單胞菌生物被膜有抑制作用， 而L-氨基酸對(duì)其形成無(wú)影響。結(jié)論? ? 通過(guò)生物信息學(xué)挖掘出銅綠假單胞菌生物被膜形成的關(guān)鍵基因與靶點(diǎn)， 并與代謝途徑、氨基酸合成和代謝、群體感應(yīng)、氨酰tRNA生物合成通路等相關(guān)， 為銅綠假單胞菌生物被膜的靶向抗感染藥物的研發(fā)提供思路。

關(guān)鍵詞：銅綠假單胞菌；生物被膜；生物信息學(xué)；差異表達(dá)基因；D-氨基酸；L-氨基酸

中圖分類(lèi)號(hào)：R9文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Bioinformatics analysis of Pseudomonas aeruginosa biofilm on gene expression

Liao Li， Lu Lan， Yang Chen， Liu Kun， and Zhao Yu-Ting

（Antibiotics Research and Re-evaluation Key Laboratory of Sichuan Province， Sichuan Industrial Institute of Antibiotics， School of Pharmacy， Chengdu University， Chengdu 610106）

Abstract Objective? ? The aim of study is to investigate differentially expressed genes （DEGs） in the biofilm formation of Pseudomonas aeruginosa （PA） and its possible mechanism through bioinformatics analysis. Methods? Data chip GSE120760 of biofilm in? Pseudomonas aeruginosa was obtained in GEO database. The DEGs in planktonic status and biofilm status of PA were identified by GEO2R. The PPI network map of DEGs was constructed by string database and Cytoscape 3.7.1 software. In David and Kobas database， GO bioaccumulation and KEGG pathway analysis were carried out on DEGs. The anti-biofilm effects of five amino acids （D/L） were determined by the in vitro biofilm model of PA. Results? ? Five hundred and fifty-six DEGs were selected from GSE120760， including 143 up-regulated genes and 413 down-regulated genes. Sixty-two key genes were screened out from DEGs， which were mainly related to 30S and 50S ribosomal proteins. Forty items were enriched in GO function. In KEGG pathway analysis， forty-four pathways were obtained， which were mainly related to metabolic pathway， biosynthesis of secondary metabolites， biosynthesis of amino acid， amino acid metabolism， quorum sensing， aminoacyl-tRNA biosynthesis. In vitro， D-amino acids had inhibitory effects on PA biofilm formation， while L-amino acids had no effect on PA biofilm formation. Conclusion? ? Key genes in PA biofilm formation were identified by bioinformatics analysis， which was related to metabolic pathway， biosynthesis and metabolism of amino acid， aminoacyl-tRNA biosynthesis. Our findings would provide ideas for the development of anti-infective drugs targeting biofilm in PA.

Key wordsPseudomonas aeruginosa; Biofilm; Bioinformatics; Differentially expressed genes; D-amino acids; L-amino acids

銅綠假單胞菌（Pseudomonas aeruginosa， PA）是臨床常見(jiàn)條件致病菌，當(dāng)人體的組織屏障破壞、進(jìn)行有創(chuàng)醫(yī)療操作或免疫功能低下時(shí)，可引起人體組織局部化膿性炎癥及全身感染，如呼吸道感染、肺炎、敗血癥等[1]。人體感染銅綠假單胞菌后，導(dǎo)致的慢性感染和反復(fù)感染很難完全治愈，這與其形成生物被膜（biofilm， BF）有關(guān)[2]。臨床數(shù)據(jù)顯示，銅綠假單胞菌在肺囊性纖維化（cystic fibrosis， CF）中形成對(duì)耐藥生物被膜而阻礙抗生素療效[3]。另外，傷口慢性感染、慢性鼻竇炎、慢性中耳炎等也與銅綠假單胞菌生物被膜生成有關(guān)[4]。生物被膜是附著在惰性或活性表面，由細(xì)菌及其分泌胞外多糖等物質(zhì)形成結(jié)構(gòu)化膜狀細(xì)菌群體[5]。研究發(fā)現(xiàn)，高達(dá)80%的人類(lèi)細(xì)菌感染與其生物被膜形成有關(guān)[6]，此外成熟生物被膜細(xì)菌耐藥性比浮游菌高500～5000倍[7]。這可能與生物被膜阻止藥物進(jìn)入、限制細(xì)菌營(yíng)養(yǎng)供給、減緩細(xì)菌生長(zhǎng)、降低其對(duì)抗生素的敏感性、逃逸宿主免疫系統(tǒng)作用等相關(guān)[8]。

本研究通過(guò)生物信息學(xué)技術(shù)，篩選與銅綠假單胞菌生物被膜形成有關(guān)的功能基因，并與浮游菌比較獲得差異表達(dá)基因（DEGs）[9]，再對(duì)這些差異表達(dá)基因進(jìn)行富集功能及通路分析，探討銅綠假單胞菌形成生物被膜機(jī)制，為實(shí)驗(yàn)與臨床抑制銅綠假單胞菌生物被膜提供理論依據(jù)和新思路。

1 材料與方法

1.1 公共數(shù)據(jù)收集

美國(guó)國(guó)立生物技術(shù)信息中心（NCBI）基因表達(dá)綜合數(shù)據(jù)庫(kù)GEO （http：//www.ncbi.nlm.gov/geo/）是高通量基因表達(dá)，芯片和微陣列數(shù)據(jù)的功能基因組學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)[10]。從數(shù)據(jù)庫(kù)篩選出銅綠假單胞菌在慢性創(chuàng)面滲出物中的表達(dá)分析數(shù)據(jù)芯片GSE120760（芯片信息：Affymetrix? Pseudomonas aeruginosa array，GPL84）。該芯片以3株浮游銅綠假單胞菌及3株生物被膜銅綠假單胞菌為研究對(duì)象。

1.2 數(shù)據(jù)篩選處理

GEO數(shù)據(jù)庫(kù)自帶在線分析工具GEO2R（https：//www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/geo2r/）是一個(gè)交互式網(wǎng)頁(yè)工具，它可以比較GEO系列中的兩個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)集，確定實(shí)驗(yàn)條件下的差異表達(dá)基因[11]，用其篩選浮游銅綠假單胞菌和生物被膜銅綠假單胞菌中的差異表達(dá)基因，篩選標(biāo)準(zhǔn)為P＜0.05，log FC >1或log FC <-1，log FC >1的基因?yàn)樯险{(diào)差異表達(dá)基因，log FC<-1的基因?yàn)橄抡{(diào)差異表達(dá)基因。繪制差異表達(dá)基因火山圖并進(jìn)行后續(xù)分析。

1.3 差異表達(dá)基因相互作用分析和核心基因篩選

將差異表達(dá)基因?qū)隨tring數(shù)據(jù)庫(kù)（http：//string-db.org/），設(shè)置種屬銅綠假單胞菌，去除無(wú)連接靶點(diǎn)，minimum required interaction score設(shè)置為0.9，預(yù)測(cè)蛋白相互作用。再將分析結(jié)果導(dǎo)入Cytosacpe3.7.1軟件構(gòu)建蛋白交互網(wǎng)絡(luò)圖（protein-protein interaction，PPI）。使用CytoHubba插件對(duì)其網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行關(guān)聯(lián)度分析[12]，根據(jù)節(jié)點(diǎn)度大小篩選核心基因。

1.4 基因本體與通路富集分析

將差異表達(dá)基因分別在DAVID數(shù)據(jù)庫(kù)（http：//david.ncifcrf.gov/）中進(jìn)行基因本體（gene ontology，GO）生物富集分析，以P<0.05作為篩選標(biāo)準(zhǔn)，用生物學(xué)過(guò)程（biological process，BP）、細(xì)胞組分（cell component，CC）、分子功能（molecular function，MF），繪制GO注釋圖；在KOBAS數(shù)據(jù)庫(kù)（http：//kobas.cbi.pku.edu.cn/）中進(jìn)行京都基因與基因組百科全書(shū)（Kyoto encyclopedia of genes and genomes，KEGG）通路注釋分析，以P<0.05作為標(biāo)準(zhǔn)篩選，繪制KEGG分析圖。

1.5 D/L-氨基酸體外對(duì)銅綠假單胞菌生物被膜作用試驗(yàn)

1.5.1 材料和儀器

D-色氨酸（BTSJ20200906）、D-絲氨酸（BTSJ20200701）、D-纈氨酸（BTSJ20201021）、D-丙氨酸（BTSJ20201004）、D-酪氨酸（BT8J19XBQ）、L-色氨酸（BTSJ20200714）、L-絲氨酸（BTSJ20200114）、L-纈氨酸（BTSJ20200902）、L-丙氨酸（BTSJ20200516）、L-酪氨酸（BTSJ20200309），均購(gòu)于成都潤(rùn)澤本土化工有限公司；近期收集的臨床分離致病銅綠假單胞菌10株，來(lái)源于四川抗菌素工業(yè)研究所；胰酪大豆瓊脂培養(yǎng)基 TSA（批號(hào)：8063172），美國(guó)BD公司；營(yíng)養(yǎng)肉湯 NB（批號(hào)：20200512），北京奧博星生物技術(shù)有限責(zé)任公司；生理鹽水（批號(hào)：M0080204C），四川科倫藥業(yè)股份有限公司；結(jié)晶紫（批號(hào)：9301041），北京索萊寶科技有限公司；無(wú)水乙醇（批號(hào)：2019121801），成都市科龍化工試劑廠；無(wú)菌96孔板（批號(hào)：010617A005）， NEST公司；麥?zhǔn)媳葷峁埽ㄅ?hào)：075870），廣東環(huán)凱微生物科技有限公司；Multiskan FC型酶標(biāo)儀，賽默飛世爾上海儀器有限公司；GNP-9080隔水式恒溫培養(yǎng)箱，上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；Sartorius BS124S型電子天平，德國(guó)Sartorius公司。

1.5.2 方法

（1）銅綠假單胞菌產(chǎn)生物被膜菌株篩選

取銅綠假單胞菌10株，于TSA平板復(fù)蘇過(guò)夜，挑取單個(gè)菌落于無(wú)菌生理鹽水，調(diào)至麥?zhǔn)媳葷岫?.0，滅菌營(yíng)養(yǎng)肉湯稀釋20倍備用。取96孔板于第2～11列，每列第2～7行6個(gè)復(fù)孔中分別加入稀釋好的10株菌液200 μL，其余孔加入無(wú)菌生理鹽水200 μL，置37℃恒溫培養(yǎng)72 h。

取出96孔板，倒掉剩余培養(yǎng)液，用無(wú)菌生理鹽水小心洗滌2次，去除浮游菌，加入2%結(jié)晶紫溶液250 μL染色10 min，再用無(wú)菌生理鹽水緩慢洗去多余結(jié)晶紫，加入250 μL無(wú)水乙醇溶解，最后用酶標(biāo)儀測(cè)定96孔板各孔在 570 nm處A值[14]。

（2）D/L-氨基酸體外對(duì)銅綠假單胞菌生物被膜形成抑制作用試驗(yàn)

取篩選出產(chǎn)膜能力強(qiáng)的銅綠假單胞菌1株于TSA平板復(fù)蘇過(guò)夜，挑取單個(gè)菌落于無(wú)菌生理鹽水，調(diào)至麥?zhǔn)媳葷岫?.0，滅菌營(yíng)養(yǎng)肉湯稀釋10倍備用。取96孔板，在第1～2列加入無(wú)菌營(yíng)養(yǎng)肉湯100 μL，作為菌對(duì)照；第3～12列中分別加入D-酪氨酸、L-酪氨酸、D-色氨酸、L-色氨酸、D-丙氨酸、L-丙氨酸、D-絲氨酸、L-絲氨酸、D-纈氨酸、L-纈氨酸各200 mmol/L的營(yíng)養(yǎng)肉湯100 μL[13]，每列6個(gè)復(fù)孔。再在第1～12列的6個(gè)復(fù)孔中加入稀釋好的菌液100 μL，其余孔加入無(wú)菌生理鹽水200 μL，置37℃恒溫培養(yǎng)72 h。按“1.5.2（2）”項(xiàng)下的結(jié)晶紫染色方法處理，并測(cè)定其在570 nm 處A值。

1.5.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

結(jié)果用平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（x±s）表示。使用Prism-graph 8.0對(duì)銅綠假單胞菌試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和統(tǒng)計(jì)圖繪制。各組間的比較進(jìn)行單因素方差分析，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析的Tukey's測(cè)試。P＜0.05被認(rèn)為具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 銅綠假單胞菌中差異表達(dá)基因分析

GSE120760芯片中的3株浮游銅綠假單胞菌設(shè)為control組，3株生物被膜銅綠假單胞菌設(shè)為biofilm組，利用GEO2R工具共篩選出556個(gè)差異表達(dá)基因，其中143個(gè)為上調(diào)基因，413 個(gè)為下調(diào)基因，見(jiàn)圖1，紅色代表上調(diào)基因，綠色代表下調(diào)基因，灰色代表無(wú)顯著差異表達(dá)基因。

2.2 蛋白交互PPI網(wǎng)絡(luò)圖構(gòu)建及核心基因分析

通過(guò)String數(shù)據(jù)庫(kù)和Cytosacpe3.7.1構(gòu)建556個(gè)差異表達(dá)基因間的蛋白交互網(wǎng)絡(luò)。去除無(wú)交集蛋白，得到428個(gè)點(diǎn)，2537條邊。通過(guò)CytoHubba對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析，根據(jù)節(jié)點(diǎn)degree值大小排名，其中degree值越大，表明其在網(wǎng)絡(luò)圖中相互作用程度越高，取degree值大于30的基因，得到62個(gè)關(guān)鍵基因，部分信息見(jiàn)表1，多數(shù)基因?yàn)?0S核糖體蛋白和50S核糖體蛋白。將這62個(gè)關(guān)鍵基因用String數(shù)據(jù)庫(kù)和Cytosacpe3.7.1軟件構(gòu)建蛋白交互網(wǎng)絡(luò)圖（PPI），見(jiàn)圖2。根據(jù)每個(gè)節(jié)點(diǎn)degree值大小確定其大小顏色，得到邊線數(shù)1668條，聚類(lèi)系數(shù)為0.924，平均節(jié)點(diǎn)degree值為53.806，表明基因連通性好。

2.3 差異表達(dá)基因GO生物富集和KEGG通路分析結(jié)果

利用DAVID數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)差異表達(dá)基因進(jìn)行GO生物富集分析，得到生物學(xué)過(guò)程（BP）、細(xì)胞組分（CC）、分子功能（MF）條目共40個(gè)，見(jiàn)圖3，其中BP主要富集于翻譯、TCA循環(huán)、IMP生物合成過(guò)程、ATP合成與質(zhì)子電子傳輸耦合、吩嗪生物合成過(guò)程、次生代謝產(chǎn)物生物合成過(guò)程、吡哆醇生物合成過(guò)程、蘇氨酸、組氨酸、精氨酸生物合成過(guò)程、糖酵解、有氧呼吸等；CC主要富集于胞漿大小核糖體亞單位、細(xì)胞質(zhì)、核糖體等；MF主要富集于核糖體結(jié)構(gòu)組成、RNA結(jié)合、鎂離子結(jié)合、ATP結(jié)合、氧化還原酶活性、細(xì)胞色素c氧化酶活性等。

通過(guò)KOBAS數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)差異表達(dá)基因進(jìn)行KEGG通路分析，得到44條通路，見(jiàn)圖4，差異表達(dá)基因通路主要富集于代謝途徑、抗生素生物合成、次生代謝產(chǎn)物的生物合成、氨基酸生物合成、不同環(huán)境中的微生物代謝、群體感應(yīng)、甘氨酸、絲氨酸及丙氨酸等多種氨基酸代謝、賴氨酸、酪氨酸及纈氨酸等多種氨基酸生物合成、TCA循環(huán)、糖酵解、銅綠假單胞菌生物被膜形成、氨酰tRNA生物合成、DNA復(fù)制、D-丙氨酸代謝、陽(yáng)離子抗菌肽（CAMP）耐藥性等。

2.4 D/L-氨基酸對(duì)銅綠假單胞菌生物被膜形成影響

KEGG通路中，L型氨基酸色氨酸、絲氨酸、纈氨酸、丙氨酸、酪氨酸參與代謝途徑，氨基酸生物合成，氨酰tRNA生物合成，為了驗(yàn)證這些D型氨基酸與L型氨基酸競(jìng)爭(zhēng)參與上述通路而對(duì)銅綠假單胞菌生物被膜形成起到抑制作用，通過(guò)D/L氨基酸體外對(duì)銅綠假單胞菌生物被膜形成抑制作用試驗(yàn)。首先采用結(jié)晶紫染色法檢測(cè)近期收集的10株臨床分離銅綠假單胞菌產(chǎn)生生物被膜的水平，見(jiàn)圖5，由結(jié)果篩選出銅綠假單胞菌1809產(chǎn)膜能力強(qiáng)，用于后續(xù)試驗(yàn)。

D/L-氨基酸對(duì)銅綠假單胞菌1809生物被膜形成影響作用如表2與圖6所示。各氨基酸在96孔板終濃度為100 mmol/L時(shí)，D-酪氨酸、D-色氨酸、D-丙氨酸、D-絲氨酸、D-纈氨酸與對(duì)照組比較，各組吸光度均顯著降低（P＜0. 05或P＜0. 01），表明其抑制銅綠假單胞菌生物被膜形成。L-酪氨酸、L-色氨酸、L-丙氨酸、L-絲氨酸、L-纈氨酸與對(duì)照組比較，各組吸光度無(wú)顯著變化，表明其對(duì)銅綠假單胞菌生物被膜形成無(wú)明顯影響。

3 討論

隨著抗生素大量應(yīng)用，臨床耐藥銅綠假單胞菌分離率逐年增高，其耐藥形勢(shì)嚴(yán)峻，已成為臨床治療其感染難題[15]。銅綠假單胞菌耐藥機(jī)制復(fù)雜多變，生物被膜形成是其產(chǎn)生耐藥的重要途徑，也是導(dǎo)致院內(nèi)長(zhǎng)期和反復(fù)感染的原因之一[16]。針對(duì)臨床銅綠假單胞菌的生長(zhǎng)及代謝特點(diǎn)，研發(fā)新的抗感染藥物及建立新的治療模式非常迫切。生物信息學(xué)以基因芯片研究為基礎(chǔ)，從基因芯片中得到大量、復(fù)雜生物信息數(shù)據(jù)，運(yùn)用序列比對(duì)、統(tǒng)計(jì)分析、生物分子網(wǎng)絡(luò)、通路分析及可視化作圖等方法，對(duì)生物信息數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘[17]，從而全面對(duì)銅綠假單胞菌生物被膜進(jìn)行系統(tǒng)研究。本研究通過(guò)分析GEO數(shù)據(jù)庫(kù)中GSE120760芯片篩選生物被膜銅綠假單胞菌和浮游銅綠假單胞菌間有顯著差異表達(dá)基因556個(gè)，其中上調(diào)基因143個(gè)，下調(diào)基因413個(gè)。

通過(guò)String數(shù)據(jù)庫(kù)和Cytosacpe3.7.1構(gòu)建差異表達(dá)基因間的PPI網(wǎng)絡(luò)圖，利用CytoHubba插件得到62個(gè)關(guān)鍵基因，包括50S核糖體蛋白（rplB、rplD、rplM、rplC和rplE等）、30S核糖體蛋白（rpsE、rpsK、rpsS、rpsC和rpsM等）及其他（rpoB、secY和frr等），而核糖體是蛋白質(zhì)合成主要場(chǎng)所，核糖體、氨基酸、蛋白質(zhì)與銅綠假單胞菌生物被膜形成、發(fā)展密切相關(guān)。GO富集分析表明，差異表達(dá)基因富集在翻譯、TCA循環(huán)、ATP合成與質(zhì)子電子傳輸耦合、蘇氨酸、組氨酸、精氨酸生物合成過(guò)程、糖酵解、有氧呼吸等生物過(guò)程。KEGG通路分析表明，差異表達(dá)基因富集于與代謝途徑、次生代謝產(chǎn)物生物合成、氨基酸生物合成、群體感應(yīng)、甘氨酸、絲氨酸及丙氨酸等多種氨基酸代謝、TCA循環(huán)、銅綠假單胞菌生物被膜形成、氨酰tRNA生物合成、D-丙氨酸代謝等。生物體通常選擇L-氨基酸作為合成多肽基本單元和關(guān)鍵代謝中間體，參與蛋白質(zhì)合成[18] ，蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)也依靠 L-立體專一性氨基酰-tRNA合成酶區(qū)分L/D型氨基酸，并將L-氨基酸摻入到合成的蛋白質(zhì)鏈中，如酪胺酰-tRNA合成酶（TyrRS）無(wú)法區(qū)分L-酪氨酸和D-酪氨酸，從而造成D-酪氨酸對(duì)細(xì)菌潛在毒性[19]。

此外，D-氨基酸還可通過(guò)改變生物被膜細(xì)胞肽聚糖層結(jié)構(gòu)，干擾蛋白質(zhì)合成等造成細(xì)胞外基質(zhì)構(gòu)象疏松，使生物被膜整體結(jié)構(gòu)塌陷[5]。文獻(xiàn)報(bào)道，D型氨基酸能抑制細(xì)菌生物被膜形成，如D-纈氨酸（75 mmol/L）能抑制牙齦卟啉單胞菌生物被膜的形成并分散成熟的生物被膜，而L-纈氨酸能促進(jìn)生物被膜的形成[20]。D-亮氨酸、D-蛋氨酸、D-色氨酸和D-酪氨酸在毫摩爾甚至微摩爾數(shù)量級(jí)下能分散枯草芽孢桿菌形成的生物被膜，從而破壞其生物被膜，而相應(yīng)的L-型氨基酸對(duì)其生物被膜無(wú)影響[21]。D-酪氨酸能顯著抑制銅綠假單胞菌生物被膜，聯(lián)合丁胺卡那霉素可提高其抗銅綠假單胞菌生物被膜效果，增強(qiáng)其抑制銅綠假單胞菌生物被膜菌群的活性[22]。這些發(fā)現(xiàn)均表明一些D-氨基酸在抑制生物被膜形成和分散成熟生物被膜中具有的潛力[23-24]。

KEGG通路中，L型氨基酸色氨酸、絲氨酸、纈氨酸、丙氨酸、酪氨酸等都參與代謝途徑，氨基酸生物合成，氨酰tRNA生物合成。D型氨基酸與L型氨基酸空間構(gòu)型的不同，是否D型氨基酸能與L型氨基酸在生物合成反應(yīng)中存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，從而阻斷這些通路來(lái)抑制銅綠假單胞菌生物被膜形成，值得我們探索。因此，本研究選用上述D/L-氨基酸進(jìn)行體外抗銅綠假單胞菌生物被膜作用比較試驗(yàn)。結(jié)果得到這些D-氨基酸在濃度為100 mmol/L時(shí)，能顯著抑制銅綠假單胞菌生物被膜形成，而L-氨基酸對(duì)其生物被膜形成無(wú)明顯影響，從而推測(cè)D型氨基酸可能通過(guò)與L型氨基酸競(jìng)爭(zhēng)參與代謝途徑，氨基酸生物合成，氨酰tRNA生物合成和氨基酸代謝通路對(duì)銅綠假單胞菌生物被膜形成起到抑制作用。

綜上所述，本研究通過(guò)生物信息學(xué)挖掘銅綠假單胞菌生物被膜相關(guān)基因芯片數(shù)據(jù)，并分析其差異表達(dá)基因、關(guān)鍵靶點(diǎn)、通路，通過(guò)這些信息我們將進(jìn)一步認(rèn)識(shí)銅綠假單胞菌形成生物被膜過(guò)程及可能作用機(jī)制，并通過(guò)體外試驗(yàn)驗(yàn)證D型氨基酸對(duì)銅綠假單胞菌生物被膜形成的抑制作用及可能作用機(jī)制，為以銅綠假單胞菌生物被膜為靶點(diǎn)的靶向抗感染藥物的研發(fā)提供思路。

參 考 文 獻(xiàn)

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收稿日期：2021-03-29

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金（No. 81803812）

作者簡(jiǎn)介：廖黎，女，生于1987年，在讀碩士研究生，研究方向?yàn)橹兴幩幚砑皺C(jī)理，E-mail： 493993621@qq.com

*通訊作者，E-mail： 345747278@qq.com