Disruption of the Nitric Oxide Reductase Operon via norD Deletion Does Not Affect Brucella abortus 2308W Virulence
通过norD缺失破坏一氧化氮还原酶操纵子不会影响流产布鲁氏菌2308W的毒力
来源：Microorganisms 2025, Volume 13, Article number 2875
《微生物学》，2025年，第13卷，文章编号2875
摘要
本研究探究流产布鲁氏菌2308W中norD基因在硝酸盐呼吸、亚硝化应激耐受及胞内持留中的作用。构建非极性ΔnorD缺失株，分析其在有氧/厌氧、加硝酸盐/不加硝酸盐条件下的生存与生长，以及对一氧化氮供体的耐受性。同时在激活与未激活的小鼠RAW264.7、人THP‑1巨噬细胞和小鼠感染模型中评价表型。结果显示norD缺失不影响细菌在任何条件下的生存与生长，不改变体外及激活巨噬细胞内的NO抗性，突变株在BALB/c小鼠中表现出与野生株相当的毒力。该结果与其他布鲁氏菌物种的报道相反，提示norD在流产布鲁氏菌2308W中毒力非必需，且nor操纵子在布鲁氏菌属中的作用存在物种特异性差异。
关键词
流产布鲁氏菌；norD；一氧化氮还原酶；亚硝化应激；毒力；反硝化作用；硝酸盐呼吸；物种特异性
研究目的
明确norD基因在流产布鲁氏菌2308W中的生理功能，确定其是否参与硝酸盐依赖呼吸、亚硝化应激解毒及胞内持留与毒力，揭示该基因在不同布鲁氏菌物种中的功能差异。
研究思路
构建流产布鲁氏菌2308W的ΔnorD非极性缺失株；测定野生株与突变株在有氧、厌氧、加硝酸盐条件下的生长与存活；检测NO供体处理下的生长抑制情况；比较在激活/未激活巨噬细胞内的复制能力；通过小鼠脾脏定殖实验评价体内毒力；结合基因组特征解释物种间功能差异。
研究亮点
1 首次证实norD在流产布鲁氏菌2308W中毒力非必需，颠覆该基因在布鲁氏菌中普遍重要的传统认知。
2 揭示布鲁氏菌属内nor操纵子功能存在显著物种特异性，为宿主适应进化提供新证据。
3 发现流产布鲁氏菌2308W因narK假基因化与narR缺失，反硝化途径极弱，解释norD非必需的原因。
4 为布鲁氏菌疫苗株开发提供新视角，提示norD缺失不能作为通用减毒策略。
可延伸的方向
1 解析流产布鲁氏菌2308W应对亚硝化应激的替代解毒机制。
2 比较更多布鲁氏菌物种nor操纵子的功能与调控差异。
3 探究narK与narR突变对流产布鲁氏菌代谢与宿主适应的影响。
4 研究低氧/厌氧环境下流产布鲁氏菌的替代呼吸途径。
5 构建多基因缺失株，评估norD与其他解毒基因的协同作用。
测量的数据及研究意义
1 有氧与厌氧条件下长期存活CFU数据（图2），证实norD缺失不影响细菌生存能力。
2 不同氧与硝酸盐条件下生长曲线数据（图3），表明硝酸盐不促进生长，norD无影响。
3 NO供体处理下生长抑制数据（图4），证明norD缺失不改变对亚硝化应激的敏感性。
4 激活与未激活巨噬细胞内细菌载量数据（图5），显示突变株胞内复制与野生株一致。
5 小鼠感染脾脏细菌定殖数据（图6），证实norD缺失不影响体内毒力与持留。
结论
1 norD缺失不影响流产布鲁氏菌2308W在有氧、厌氧、硝酸盐存在条件下的生长与存活。
2 norD不是该菌株抵抗外源性或巨噬细胞来源一氧化氮的必需基因。
3 norD缺失不影响细菌在巨噬细胞内的复制与在小鼠体内的定殖与毒力。
4 流产布鲁氏菌2308W的反硝化途径因narK缺陷和narR缺失而功能微弱，使norD成为非必需基因。
5 nor操纵子在布鲁氏菌属中的功能具有显著物种特异性，不能跨物种直接推论。
使用芬兰Bioscreen仪器测量数据的研究意义
使用Bioscreen C全自动生长分析仪在加/不加硝酸盐、有氧/氧限制条件下连续监测OD值，每30分钟自动读数，精准获得野生株与ΔnorD突变株的生长动力学参数；客观量化不同环境条件下的生长速率、倍增时间与最终生物量，严格排除norD缺失对生长的潜在影响，为体外表型分析提供无偏差、高通量、可重复的定量数据，是判断norD不影响生长与代谢的核心实验依据。