细胞毒性揭示毒力蛋白E（VirE）作为耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）潜在毒力因子的机制研究

本研究针对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）高毒力机制不明的问题，首次系统性探索毒力相关蛋白E（VirE）的功能。通过生物信息学分析、CRISPR/Cas9基因敲除和细胞毒性实验，发现VirE在MRSA流行克隆株（如ST59-t437-SCCmecIVa）中高度保守且可诱导细胞病变和坏死。敲除virE基因显著降低菌株对Hep-2细胞和RAW264.7巨噬细胞的毒性（LDH释放量减少，P=0.001），证实其作为潜在毒力因子的关键作用，为抗MRSA新靶点开发提供依据。

　　

论文解读

耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）是临床感染的主要病原体之一，其高毒力克隆株（如社区获得性CA-MRSA）引发的感染致死率持续攀升。尽管前期研究发现毒力相关蛋白E（virE）基因在高致病性ST59-t437-SCCmec^IVa克隆株中异常高表达，但该基因的功能机制尚未明确。

为揭示virE的致病机制，云南省第一人民医院（The First People's Hospital of Yunnan Province）与昆明理工大学的研究团队联合展开研究。他们通过多学科技术整合，首次系统证实virE是MRSA的关键毒力因子，该成果发表于《BMC Microbiology》。

研究采用三大关键技术：

1. 生物信息学分析：利用BLAST、SWISS-MODEL等工具预测VirE蛋白的保守性与结构特征；
2. 克隆表达与纯化：构建pET-30a-virE载体，诱导表达并纯化VirE重组蛋白（61.7 kDa）；
3. CRISPR/Cas9基因编辑：设计特异性sgRNA敲除YNSA7菌株（ST59型CA-MRSA）的virE基因，构建缺失株（ΔvirE）及回补株（Δ::virE）。

研究结果

序列比对揭示virE高度保守

• 系统发育树显示，virE在CA-MRSA（如ST59型菌株SAU071）和HA-MRSA（如ST239型菌株TW20）中广泛存在，核酸序列相似性达96.4%-100%。
• VirE蛋白与糖消化葡萄球菌（Staphylococcus saccharolyticus）的致病岛蛋白相似性最高（73.42%），其三维结构以α-螺旋为主（图1c），并与噬菌体编码的DNA聚合酶等蛋白形成互作网络（图1d）。

VirE蛋白直接诱发细胞毒性

• 重组VirE蛋白（1 μg/μL）导致Hep-2细胞大规模脱落、坏死（图2a），LDH释放量显著高于对照组（P=0.0002，图2c）。
• 表达VirE的E. coli BL21加剧细胞病变（图2e），其LDH水平显著高于空载体对照组（P=0.0469，图2f）。

virE敲除削弱菌株致病性

• 生长曲线显示，ΔvirE株在6-12小时对数生长期显著滞后（6h P=0.008，12h P=0.0001），但生物膜形成能力无变化（P=0.1355，图3e）。
• ΔvirE株感染Hep-2细胞后，细胞病变程度减轻（图3g），LDH释放量低于野生株（WT）及回补株（P=0.001，图3j）。
• 在RAW264.7巨噬细胞中，WT株诱导的凋亡（绿色荧光）和坏死（红色荧光）强度均高于ΔvirE株（P<0.01，图4c,f）。

结论与意义

本研究首次通过多维度实验证实：VirE是MRSA的新型毒力因子。其机制可能与噬菌体编码的毒力蛋白协同作用相关（图1d），通过直接损伤宿主细胞（图2）及增强菌株侵袭力（图3j, 4f）驱动致病过程。该发现为理解MRSA高毒力克隆（如ST59型）的感染机制提供关键分子基础，并为开发针对VirE的抗体或抑制剂等新型抗感染策略奠定理论依据。未来需进一步探索VirE在动物模型中的致病机制及其临床转化潜力。

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图示说明

• 图1：VirE蛋白系统发育树（a,b）、三维结构（c）及蛋白互作网络（d）
• 图2：VirE重组蛋白诱导Hep-2细胞病变（a,e）及LDH释放定量（c,f）
• 图3：virE敲除株的生长延迟（a）、生物膜形态（b-d）及细胞毒性对比（f-j）
• 图4：WT与ΔvirE株诱导巨噬细胞凋亡（a-c）和坏死（d-f）的荧光定量