固氮施氏假单胞菌亚硝酸盐还原酶基因nirS转录特性及功能鉴定

【目的】研究固氮施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)A1501亚硝酸盐还原酶结构基因nir S的转录调控机制及其在反硝化过程中的功能。【方法】构建nir S-lac Z融合载体,利用三亲本结合法将其导入野生型A1501,通过β-半乳糖苷酶活性的测定,分析不同供氧状况、不同浓度的硝酸盐、亚硝酸盐对nir S基因表达的影响;同时将该载体导入rpo N突变株中,研究氮代谢调控因子Rpo N对nir S基因转录影响。通过同源重组方法构建nir S突变株,通过生化表型测定明确nir S在反硝化过程中的功能。【结果】启动子活性测定表明,nir S基因厌氧条件下高水平表达,是好氧条件下表达水平的4倍;nir S的表达受硝酸盐诱导,但不受亚硝酸盐的诱导;Rpo N突变株中,nir S的表达活性为野生型的1/4,nir S启动子未发现Rpo N的保守结合位点,表明nir S的表达受Rpo N间接调控。表型测定显示以硝酸盐为电子受体时Δnir S的反硝化能力降低了约20%;以亚硝酸盐为电子受体时Δnir S仅有微弱的反硝化能力,并且nir S的突变使得菌体在反硝化条件下利用亚硝酸盐的能力显著减弱。nir S突变提高了菌体在亚硝酸为电子受体的反硝化条件下的固氮酶活。【结论】A1501中nir S基因的转录受外界氧及硝酸盐的影响,同时受氮代谢Sigma因子Rpo N的调控。nir S在A1501菌反硝化过程中起关键作用,参与了亚硝酸盐的转化。     

施氏假单胞菌A1501铁吸收调节蛋白Fur的表达特性与功能鉴定

铁是细胞生理代谢的重要金属元素,是多种氧化还原酶类、过氧化物酶类的重要组成部分。革兰氏阴性菌中,胞内铁转运、储存和利用主要由铁吸收调节蛋白Fur（ferric uptake regulator）调控。水稻根际联合固氮菌——施氏假单胞菌（Pseudomonas stutzeri）A1501基因组中含有一个fur同源基因,但其具体功能尚不清楚。比较了A1501中fur基因及其编码蛋白的序列特征,并通过实时荧光定量PCR（real-time quantitative,qRT-PCR）和Western blotting杂交方法测定了fur基因和Fur蛋白的表达特性,结果发现fur基因表达水平与环境中铁浓度呈负相关,在铁限制条件下高表达,铁过量条件下表达受抑制。构建了fur基因突变株和功能回补株,表型测定发现fur突变影响了A1501的碳源代谢谱,并导致A1501对过氧化氢胁迫敏感。胞内铁含量测定表明,fur突变株内的铁含量为野生型的1.3倍,进一步qRT-PCR测定表明fur突变影响了铁离子转运系统及过氧化物酶编码基因的表达。研究结果为解析根际微生物胞内铁平衡调节及根际环境适应机制奠定了理论基础。     

斯氏假单胞菌A1501固氮新基因PSTl305的功能分析

[目的]研究斯氏假单胞菌A1501基因组"固氮岛"中PST1305基因在A1501生物固氮过程中所起的作用.[方法]利用同源重组与三亲接合的方法构建PST1305的非极性突变株.乙炔还原法测定固氮酶活.RT.PCR分析PST1305基因与其周围基因转录单元的关系,Real-Time PCR比较PST1305在最佳固氮与非固氮条件下表达水平的差异.[结果]突变株np1305的固氮酶活显著降低,功能互补菌株np1305Comp能基本恢复细胞的固氮作用.PST1305与其上游的nifB、fdxN、下游的nifQ等基因位于同一个转录单元,组成一个操纵子.基因芯片表明,PST1305基因在固氮比非固氮条件下表达量显著上调(约38.7倍),Real-Time PCR验证支持这一结果.[结论]PST1305基因参与固氮过程,其突变会影响固氮酶的活性,该基因可能通过参与A1501固氮酶电子传递或者固氮酶的氧保护过程影响固氮效率.     

斯氏假单胞菌A1501固氮新基因PST1305的功能分析

摘要：【目的】研究斯氏假单胞菌A1501基因组“固氮岛”中PST1305基因在A1501生物固氮过程中所起的作用。【方法】利用同源重组与三亲接合的方法构建PST1305的非极性突变株。乙炔还原法测定固氮酶活。RT-PCR分析PST1305基因与其周围基因转录单元的关系,Real-Time PCR比较PST1305在最佳固氮与非固氮条件下表达水平的差异。【结果】突变株np1305的固氮酶活显著降低,功能互补菌株np1305Comp能基本恢复细胞的固氮作用。PST1305与其上游的nifB、fdxN、下游的nifQ等基因位于同一个转录单元,组成一个操纵子。基因芯片表明,PST1305基因在固氮比非固氮条件下表达量显著上调（约38.7倍）,Real-Time PCR验证支持这一结果。【结论】PST1305基因参与固氮过程,其突变会影响固氮酶的活性,该基因可能通过参与A1501固氮酶电子传递或者固氮酶的氧保护过程影响固氮效率。     

施氏假单胞菌氮代谢调控蛋白GlnK与碳信号分子α-酮戊二酸的体外互作研究

细菌中PⅡ蛋白是一类氮代谢调控因子,可通过感知胞内碳氮信号变化调整自身与靶蛋白的相互作用,从而实现对下游基因的级联调控。α-酮戊二酸是胞内碳状态的重要信号分子,前期研究发现PⅡ蛋白可结合α-酮戊二酸感应细胞内的碳状态,但不同菌中二者的结合存在差异。施氏假单胞菌A1501（Pseudomononas stutzeri A1501）只含有1种PⅡ蛋白GlnK,其在A1501固氮调控中发挥重要作用,但具体碳信号感知与转导机制有待进一步探索。基于此,通过大肠杆菌外源表达GlnK蛋白,并通过微量热泳动（microscale thermophoresis,MST）方法研究GlnK蛋白与碳信号分子α-酮戊二酸的体外互作,发现二者可以体外结合,且进一步证实GlnK蛋白的第89位甘氨酸（G89,Gly89）可能与互作相关。研究结果为进一步解析α-酮戊二酸在A1501中的信号转导奠定了基础,也为深入解析固氮菌的碳氮代谢偶联机制提供了理论支持。     

斯氏假单胞菌A1501物质代谢及能量生成相关基因的分析

斯氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)A1501是一株分离自中国南方水稻根际土壤的联合固氮菌.该菌在无氨和微好氧条件下可将空气中的氮气转化为植物可以直接利用的铵.A1501基因组测定工作已经完成,根据A1501菌 基因组的功能注释对该菌的中心代谢、能量合成及环境适应性等方面进行了生物信息学分析.结果发现,A1501菌的物质代谢途径具有多样性,除不能利用EMP途径代谢己糖外,该基因组合有几乎所有编码Entner-Doudorff途径(ED)、磷酸戊糖途径(HMP)、糖酵解途径(EMP)、三羧酸循环(TCA)以及乙醛酸途径中关键酶类的基因.此外,基因组分析鉴定了252个与能量产生相关以及3套编码电子传递复合体(1个Nqr和2个Rnf复合体)的基因簇.为进一步研究A1501菌的碳代谢调控及C-N偶联机制提供了重要的理论依据.     

施氏假单胞菌YC-YH1的萘降解特性及产物分析

【目的】萘是一种重要的环境污染物,它在环境中的积累会对人类健康造成危害,生物降解是解决这一问题的有效方法。本实验室保存的施氏假单胞菌YC-YH1对萘具有较强的降解能力,在此基础上,研究和分析菌株对萘的降解特性、环境因素对萘降解率的影响以及代谢产物。【方法】本文首先采用单因素实验法研究pH、温度、接种量、萘初始浓度对萘降解率的影响;并在单因素实验结果的基础上,利用Design-Expert 8.0.5软件和Box-Behnken设计对pH、温度、接种量3个影响因素进行响应面优化分析,建立环境因素对萘降解率影响的优化模型。利用LC-MS检测萘降解过程中产生的重要代谢产物,从而推测菌株对萘的代谢途径。【结果】响应面分析结果表明,优化模型极显著(P<0.001),拟合度良好,预测结果可信度高。降解实验证明,在培养温度为32.4 °C、pH为7.10、接种量5.74% (体积比)的优化条件下培养3 d即可将浓度为100 mg/L的萘100%降解。LC-MS分析表明,菌株降解萘的过程中,能够被检测到的主要代谢产物有1,2-二羟基萘、水杨酸、邻苯二酚等。【结论】施氏假单胞菌YC-YH1对萘有高的降解效率,pH、温度、接种量3个因素对菌株的降解率有较大影响。利用响应面法优化菌株对萘的降解条件,能够提高YC-YH1菌株对萘的生物降解性能。初步推测菌株YC-YH1对萘的降解是通过水杨酸途径,萘首先被其代谢为1,2-二羟基萘,而后被转化为水杨酸和邻苯二酚,最后进入三羧酸循环被彻底降解。     

铜绿假单胞菌外毒素A蛋白疫苗的研制现状

铜绿假单胞菌是一种院内感染的常见致病菌,借助疫苗技术对该菌进行免疫防治是目前的研究热点.铜绿假单胞菌外毒素A(PEA)具有较好的免疫原性,可作为有效的疫苗候选抗原.对PEA蛋白分子、融合蛋白(PEA-Fla、ntPE-M2e、PEIF、PEA-GP5-M、CVN-PE38、PEA-V3MV26、PEA-HphA和IL-...     

铜绿假单胞菌外毒素A基因表达的研究进展

外毒素A(PEA)是铜绿假单胞菌最主要的一种毒力因子,它具有ADP-核糖基化转移酶活性,通过对延伸因子-2(eEF-2)的ADP-核糖基化抑制细胞的的蛋白质合成而导致细胞死亡。PEA由613个氨基酸组成,分子量66kD;其编码结构基因toxA位于细菌染色体上,为单一顺反子。本文着重综述近年来对PEA的基因表达及表达调控的研究进展,为利用基因工程手段获得高纯度PEA的工作理清一条思路。     

Mechanism of cyanide and thiocyanate decomposition by an association of Pseudomonas putida and Pseudomonas stutzeri strains

The intermediate and terminal products of cyanide and thiocyanate decomposition by individual strains of the genus Pseudomonas, P. putida strain 21 and P. stutzeri strain 18, and by their association were analyzed. The activity of the enzymes of nitrogen and sulfur metabolism in these strains was compared with that of the collection strains P. putida VKM B-2187^T and P. stutzeri VKM B-975^T. Upon the introduction of CN⁻ and SCN⁻ into cell suspensions of strains 18 and 21 in phosphate buffer (pH 8.8), the production of NH ₄ ⁺ was observed. Due to the high rate of their utilization, NH₃, NH ₄ ⁺ , and CNO⁻ were absent from the culture liquids of P. putida strain 21 and P. stutzeri strain 18 grown with CN⁻ or SCN⁻. Both Pseudomonas strains decomposed SCN⁻ via cyanate production. The cyanase activity was 0.75 μmol/(min mg protein) for P. putida strain 21 and 1.26 μmol/(min mg protein) for P. stutzeri strain 18. The cyanase activity was present in the cells grown with SCN⁻ but absent in cells grown with NH ₄ ⁺ . Strain 21 of P. putida was a more active CN⁻ decomposer than strain 18 of P. stutzeri. Ammonium and CO₂ were the terminal nitrogen and carbon products of CN⁻ and SCN⁻ decomposition. The terminal sulfur products of SCN⁻ decomposition by P. stutzeri strain 18 and P. putida strain 21 were thiosulfate and tetrathionate, respectively. The strains utilized the toxic compounds in the anabolism only, as sources of nitrogen (CN⁻ and SCN⁻) and sulfur (SCN⁻). The pathway of thiocyanate decomposition by the association of bacteria of the genus Pseudomonas is proposed based on the results obtained. Original Russian Text ? N.V. Grigor’eva, T.F. Kondrat’eva, E.N. Krasil’nikova, G.I. Karavaiko, 2006, published in Mikrobiologiya, 2006, Vol. 75, No. 3, pp. 320–328.     

Plasmid-encoded mercury resistance in a Pseudomonas stutzeri strain that degrades o-xylene

Abstract A Pseudomonas stutzeri strain, previously isolated for its ability to utilize o -xylene, bears a plasmid, pPB, of about 80 kbp. pPB was found to encode resistance to mercuric chloride and organomercury compounds. Loss of the plasmid resulted in a simultaneous loss of the metal resistance, but not of the ability to degrade o -xylene. Transfer of the Hg^r phenotype to an Hg^s strain was achieved by mobilizing pPB with RP4. Mercury reductase activity was induced by mercuric chloride and by phenylmercuric acetate and Thimerosal. pPB may be considered a broad spectrum resistance plasmid.     

Fe3O4对施氏假单胞菌反硝化过程的影响

生物反硝化是目前废水深度处理中应用最为广泛的硝酸盐氮处理技术,但该方法一般停留时间较长,在冬季因低温处理效果欠佳,因此有必要开发反硝化强化技术。以施氏假单胞菌Pseudomonas stutzeri为研究对象,考察了不同投加量下Fe3O4对P. stutzeri反硝化过程的影响。结果显示当Fe3O4投加量由0 mg/L增至4 000 mg/L时,硝酸盐氮最大比降解速率由18.0 h–1增加至23.7 h–1,体系中的总蛋白含量以及细菌体内的铁含量显著增加。RT-qPCR和非标记 (Label-free) 定量蛋白组学分析表明,投加4 000 mg/L Fe3O4体系中的P. stutzeri,其反硝化功能基因napA、narJ、nirB、norR、nosZ表达量分别提高了55.7%、24.9%、24.5%、36.5%、120%,对应反硝化还原酶Nap、Nar、Nir、Nor、Nos表达量提高了85.0%、147%、16.5%、47.1%、95.9%。对比体系中“游离细菌”和“Fe3O4粘附细菌”,发现二者的反硝化功能基因以及反硝化相关酶没有显著差别;而Fe3O4粘附细菌电子传递相关蛋白表达量有所提高,说明了Fe3O4通过与细菌直接接触促进其生长代谢,导致体系中细菌总量的增加,从而提高反硝化速率。该结果可为反硝化强化技术的开发提供理论支撑。     

黄曲霉毒素B1降解菌的分离鉴定及其降解特性

【目的】黄曲霉毒素是一类强毒、致癌的真菌次级代谢产物。本文旨在筛选出能高效降解黄曲霉毒素B1(AFB1)的细菌。【方法】以AFB1结构类似物香豆素为惟一碳源进行AFB1降解菌株初筛,得到的活性菌株的培养液分别与AFB1标准品(2.5μg/mL)共同作用,以AFB1降解率为指标进行复筛。对降解活性最好的菌株通过形态、生理生化特性以及16S rRNA序列分析进行初步鉴定;并对细胞浓度、pH、温度、金属离子等对菌株降解活性的影响进行考察。【结果】初筛获得了10株在香豆素培养基上生长良好的细菌,复筛发现这些菌均具有良好的AFB1降解活性,其中从金毛羚牛粪便中筛选出的菌株F4降解活性最好,去除AFB1能力达到90.03%。根据F4菌株16S rRNA序列同源性分析,结合形态、生理生化特性,初步确定菌株F4为施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)。F4的降解活性与细胞浓度呈正相关。当pH 7.0,35℃,菌细胞作用72 h后毒素降解率达到82.91%。Mg2+可增强F4的降解活性,降解率提高7.68%,而Cu2+可抑制其降解活性,降解率降低51.1%。【结论】筛选到能高效降解AFB1的施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)F4,F4降解毒素的活性物质主要存在于菌体细胞,其作用受到温度、pH等的影响,可能是一种胞内酶。