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嗜麥芽窄食單胞菌 SpaIRA系統之特性分析

為了解決FECA的問題，作者潘思妘 這樣論述：

Stenotrophomonas maltophilia為廣泛存在於自然環境中的嗜氧型革蘭氏陰性桿菌且在不同菌株間之基因體分歧度高，例如並非所有S. maltophilia臨床菌株，都具有SpaIRA系統。SpaIRA系統由 spaI、spaR、及 spaA三個基因所組成的操縱子 (operon)，其所轉譯出的蛋白分別為ECF sigma factor和transmembrane anti-sigma regulator以及 TonB-dependent ferric siderophore receptor。本篇目的為探討SpaIRA系統的功能與其對於S. maltophilia的意義。本

研究所使用之 S. maltophilia KJ 菌株為ㄧ具有 SpaIRA 系統(spaIRA(+)) 的臨床分離菌株。KJΔEnt 為 S. maltophilia KJ 之siderophore (stenobactin) 合成基因刪除之突變菌株，無法合成stenobactin。為了評估SpaIRA系統的功能，我們將spaI、spaR以及spaA 基因從KJEnt的染色體上進行個別及全部的刪除；獲得 KJΔEntΔSpaI、KJΔEntΔSpaR、KJΔEntΔSpaA 及 KJΔEntΔSpaIRA。之後分析母本菌株 KJΔEnt與其所衍生之刪除突變菌株在缺鐵的環境下對不同鐵源的獲取

能力。KJEnt在含有50 μg/ ml DIP的LB培養基中，生長明顯受到影響，當將ferri-citrate, hemin, ferri-stenobactin或 Pseudomonasa aeruginos之ferri-siderophores分別加入含有50 μg/ ml DIP的LB培養基中，KJEnt的生長得以恢復，說明 S. maltophilia 在缺鐵的環境下，可攝取ferri-citrate, hemin, ferri-stenobactin或 Pseudomonasa aeruginos之ferri-siderophores為鐵源，提供細菌生長之用。但與 KJΔEnt

菌株相比，KJEntSpaIRA在含有50 μg/ ml DIP及P. aeruginosa ferric-siderophore的LB培養基中，生長明顯較差，但互補含有 spaIRA 之質體，則其生長可恢復。但KJΔEntΔSpaIRA 菌株在有ferri-citrate, hemin, 及ferri-stenobactin的培養基中，其生長與 KJΔEnt 相當。此結果說明 SpaIRA 系統與P. aeruginosa 之 ferri-siderophore 的攝取有關。接著利用promoter-xylE transcriptional fusion 構築分析spaIRA oper

on 之表現。結果表明spaIRA operon為Fur regulon的成員。最後進行了SpaIRA(+)和SpaIRA(-) 之S. maltophilia菌株的競爭測定來評估SpaIRA系統對S. maltophilia的意義。當SpaIRA(+)和SpaIRA(-) 之S. maltophilia菌株同時培養於低鐵並添加P. aeruginosa的ferri-siderophores的培養基中時，SpaIRA(+) 菌株比SpaIRA(-) 菌株具有生長的優勢。總體而言，SpaIRA系統為S. maltophilia獲取xenosiderophore的系統，參與P. aeruginos

a之ferri-siderophores的攝取。當SpaIRA(+) S. maltophilia菌株、SpaIRA(-) S. maltophilia菌株與P. aeruginosa共存於低鐵環境時，SpaIRA(+) S. maltophilia菌株即可透過SpaIRA系統攝取P. aeruginosa的ferri-siderophores來緩解自身缺鐵的情況，也間接剝奪了 P. aeruginosa 攝取自身 ferri-siderophores 的機會，因此 SpaIRA 系統可提升S. maltophilia 與 P. aeruginosa 共存時的競爭力(inter-species

competition)。此外，SpaIRA(+)S. maltophilia菌株比SpaIRA(-) S. maltophilia菌株具有獲取P. aeruginosa ferri-siderophores為鐵源的優勢，因此SpaIRA系統也提升了SpaIRA(+) S. maltophilia同種菌株種內競爭的優勢 (intra-species competition)。