两株刚果红结合突变型志贺菌大质粒全基因组比较研究

对福氏志贺菌(Shigella flexneri)5型及志贺氏志贺菌(Shigella dysenteriae)1型两株与刚果红结合突变菌株的大质粒pSF5及pSD1进行了全基因组测序及分析. pSF5全长136694 bp, 包含165个ORFs, 其中133个功能明确, 32个功能未知. pSD1全长182726 bp, 共有224个ORFs, 其中181个功能明确, 43个功能未知. pSF5中IS序列为53787 bp, pSD1中为49616 bp, 分别占整个基因组的39.3%, 27.2%. 二者中共有22种不同类型的IS出现, 其中ISEc8, ISSbo6在志贺菌大质粒中为首次报道. 与pCP301相比, pSF5和pSD1都发生了大范围基因缺失, 并在多处发生基因片段倒置等现象. pSF5中除与侵袭相关ipa-mxi-spa基因岛完全缺失外, 与O-抗原生物合成密切相关的shf-rfbU-msbB基因也部分缺失, 而在pSD1中上述基因则完整存在, 但pSD1中与侵袭基因表达调控相关的virF基因缺失. 结果表明, 在pSF5和pSD1中与侵袭相关的调控因子及侵袭基因的缺失是导致刚果红结合突变的原因之一, 但是否是唯一的原因还需进一步的验证.     

鲍氏志贺氏菌的一个新血清型

本文报告在1986年从二例急性菌痢患者的脓血便中分离的二株同一血清型的志贺氏菌。用目前所有志贺氏菌型别的诊断血清鉴定这二株菌以及用志贺氏菌各血清型的代表株检查该二株菌制备的抗血清,其结果一致。仅与痢疾志贺氏菌8型和鲍氏4型有低效价的凝集,与大肠杆菌O6、O7和O150也无交叉,因此是一个新的志贺氏菌血清型,此二株菌能引起豚鼠角膜炎,侵入上皮细胞,琼脂糖电泳显示大质粒存在,是有侵袭力的毒株。鉴于该型菌株发酵甘露醇,而与福氏志贺氏菌无抗原关系,因此为鲍氏志贺氏菌。 由于现在已有鲍氏1—18型,建议该新血清型为鲍氏志贺氏菌19型(Shigella boydii serotype 19)。     

痢疾志贺氏菌亚群的比较基因组学研究与进化分析

利用大肠杆菌K12MG1655株全基因组ORFs和痢疾志贺氏菌A1型Sd51197株特异性ORFs探针制备的芯片,研究了痢疾志贺氏菌13个血清型代表株的基因组组成.结果显示,该血清群成员的基因组中包含有2654个保守的源于大肠杆菌ORFs;共同缺失了219个涉及前噬菌体基因、分子伴侣、特异性O抗原合成等大肠杆菌原有的基因;并通过水平转移获得了一些特异性基因,如Ⅱ型分泌系统相关组分、铁转运相关因子等.根据基因组组成所作的进化树,发现A1,A2,A8和A10这四型菌与其他痢疾志贺氏菌亲源关系较远.研究所得结果为进一步深入探索痢疾志贺氏菌的生理过程、致病性和进化奠定了基础.     

痢疾志贺氏菌亚群的比较基因组学研究与进化分析

利用大肠杆菌K12 MG1655株全基因组ORFs和痢疾志贺氏菌A1型Sd51197株特异性ORFs探针制备的芯片, 研究了痢疾志贺氏菌13个血清型代表株的基因组组成. 结果显示, 该血清群成员的基因组中包含有2654个保守的源于大肠杆菌ORFs; 共同缺失了219个涉及前噬菌体基因、分子伴侣、特异性O抗原合成等大肠杆菌原有的基因; 并通过水平转移获得了一些特异性基因, 如Ⅱ型分泌系统相关组分、铁转运相关因子等. 根据基因组组成所作的进化树, 发现A1, A2, A8和A10这四型菌与其他痢疾志贺氏菌亲源关系较远. 研究所得结果为进一步深入探索痢疾志贺氏菌的生理过程、致病性和进化奠定了基础.     

Burkholderia pickettii中D-乙内酰脲酶基因(dha)的克隆、测序及表达

对一株能转化D,L-对羟基苯乙内酰脲为D-对羟基苯甘氨酸的菌株MMR003进行了细菌分类学鉴定,该菌为皮氏伯克霍尔德氏菌(Burkholderia pickettii)。实验通过Southern杂交,部分文库构建和筛选,并经一系列亚克隆测序分析,获得一长度为1374bp的完整开放阅读框,编码458个氨基酸的D-乙内酰脲酶基因。用该基因序列构建的高表达质粒pXZPH2转化E.coliBL21(DE3),经IPTG诱导后,检测到D-乙内酰脲酶活性。该基因编码的氨基酸序列经Blast同源比较分析与放射形土壤杆菌NRRL B11291所产相应酶有85%的同源性。以D,L-对羟基苯乙内酰脲为底物测得的表达酶的活力为0.66u/mL,比相同条件下所测出发菌株MMR003的酶活提高了2倍。     

amrG1基因在谷氨酸棒杆菌乙酸活化中的作用

谷氨酸棒杆菌Corynebacterium glutamicum可以利用乙酸为碳源和能源进行生长. 乙酸代谢中涉及乙酸活化的两个酶为磷酸转乙酰酶PTA和乙酸激酶AK, 它们是由pta-ack操纵子经诱导表达产生的. 采用转座子挽救法, 我们从调控突变株C. glutamicum G25中获得了amrG1和amrG2两个目标基因. 经分析鉴定, amrG1基因(NCBI GenBank 接受号为AF532964)可能参与乙酸代谢调控, 编码作用于pta-ack操纵子的一个调控因子. 该调控因子基因序列全长732 bp, 开放阅读框含有243个氨基酸, 分子量约为27 kD. 通过基因定点缺失和过量表达技术, 在谷氨酸棒杆菌野生型菌株中分别构建了amrG1基因缺失菌株和表达菌株, 并研究了它们在含有葡萄糖和/或乙酸不同碳源的基本培养基上生长时产生的PTA和AK酶活性特征. 酶活性测定结果发现其中的amrG1基因缺失菌株和表达菌株存在着与野生型菌株不同的一系列酶学特征, 分析显示: 以野生型菌株为对照, amrG1基因缺失菌株在含有葡萄糖碳源的培养基上生长时表现出较高的PTA和AK酶活性, 并且在葡萄糖和乙酸两种碳源上生长时表现出与乙酸碳源上生长时几乎同样的PTA和AK酶活性; amrG1基因过量表达对葡萄糖碳源上生长产生的PTA和AK酶活性有一定程度的抑制, 即表现出与基因缺失情况相反的调控效应. 根据以上结果分析, amrG1可能编码了作用于pta-ack操纵子的一个阻遏因子或共阻遏因子.     

透明颤菌血红蛋白基因vgb和腈水解酶基因bxn在毕赤酵母中的表达研究

为获得高效表达外源蛋白的Pichiapastoris菌株而设计了重组质粒pPIC9K-vgbbxn ,其中透明颤菌血红蛋白基因vgb胞内表达以提高菌体的发酵密度 ,腈水解酶基因bxn分泌表达。转化GS115菌株后 ,通过PCR、SDS-PAGE检测证实两基因已经整合进酵母基因组且能高效表达 ,以及用准确的蛋白活性测定方法成功地检测到二者所表达的产物均具有正常的活性。摇瓶发酵实验证明 ,血红蛋白在贫氧条件下可明显促进酵母菌体生长和bxn基因分泌表达.     

带cry3Aa启动子的aiiA基因在苏云金芽胞杆菌中的表达

N-乙酰高丝氨酸内酯（N-cyl-homoserine lactones,AHLs）,是一类数量感知（Quorum-sensing）系统中的信号分子,它参与诱导调控许多植物病原菌致病基因的表达。苏云金芽胞杆菌的AiiA蛋白能降解这类AHLs分子,进而可减弱病原菌致病基因表达产生的病害。苏云金芽胞杆菌杀虫晶体蛋白基因cry3Aa的启动子是一种不依赖芽胞形成的启动子,它相对于其它cry类基因的启动子有启动基因转录时间早,转录时间长的优点。通过重叠延伸PCR,用杀虫晶体蛋白基因cry3Aa启动子替换编码AiiA蛋白的基因aiiA自身的启动子,构建了融合基因pro3A-aiiA。将融合基因装入穿梭载体pHT304的BamHI/SphI位点,得到重组质粒pBMB686并转化苏云金芽胞杆菌无晶体突变株BMB171,重组菌株BMB686的AiiA蛋白表达量在各个生长时期均高于对照菌株,对AHLs分子的降解活性和对胡萝卜软腐欧文氏菌感染马铃薯产生病害的抑制能力也明显优于对照菌株。     

猪霍乱沙门氏菌C500株△crp△asd缺失株平衡致死载体系统的构建及鉴定

猪霍乱沙门氏菌C500株是用化学方法致弱、用于预防仔猪副伤寒的弱毒疫苗株,虽具有较好的免疫原性,但仍有一定的残余毒力。为了研制更加安全并保持C500株良好免疫原性的弱毒株,及将C500开发为适于粘膜免疫的疫苗活载体,本文构建了猪霍乱沙门氏菌C500株△crp△asd双缺失株平衡致死载体系统。首先构建含缺失320bp的crp（cAMP受体蛋白）基因与蔗糖敏感基因（sacB）的重组自杀性质粒,与C500接合转移,两步法筛选无抗性的△crp缺失株,用PCR证实基因组crp基因的缺失突变。用同样方法在crp缺失株基础上构建asd（天冬氨酸β-半乳糖脱氢酶）基因缺失株。该缺失株生长必需外源DAP（二氨基庚二酸）。进一步鉴定△crp缺失株的表型、生长特性、毒力等,结果表明△crp△asd缺失株构建成功。△crp△asd缺失株可以用来作为宿主载体平衡致死系统来高效表达外源基因,为深入研究以C500株为载体的口服多价疫苗奠定了基础。     

志贺菌福氏2a毒力大质粒DNA全序列的测定与基因分析

对志贺菌福氏2a 301株的毒力大质粒pCP301的DNA全序列进行了测定, 并进行了结构分析. 结果表明, pCP301 DNA全序列由221618个碱基对组成, 基因分析共确定了272个开放读码框架(ORF), 经过与基因数据库比较, 其中194个ORF与已知基因或编码产物具有高同源性, 61个ORF同源性较低, 其余17个为新确定的未知功能的ORF. pCP301中的基因主要包括: (ⅰ) 与细菌毒力有关的ipa-mxi-spa, osp和iph基因; (ⅱ) 与调控有关的vir基因; (ⅲ) 与质粒的维持、稳定和DNA代谢有关的mvp, stb, rep和par等基因; (ⅳ) 转座酶编码基因. pCP301中的插入序列总长68 kb, 占全序列的 30%, 提示pCP301在细菌生长与进化过程中发生了多次基因重排. 研究结果对揭示志贺菌的致病机理及大质粒的遗传与进化有重要意义.     

苜蓿中华根瘤菌Sm NifA蛋白与阴沟肠杆菌Ec NifA蛋白功能差异的研究

nifA基因是固氮基因nif的调节基因, 其产物NifA蛋白是固氮过程的中心调节因子. 将多拷贝组成型表达的苜蓿中华根瘤菌(Sinorhizobium meliloti, Sm) nifA基因或阴沟肠杆菌(Enterobacter cloacae, Ec) nifA基因引入苜蓿中华根瘤菌野生型菌株Sm1021和苜蓿中华根瘤菌nifA突变型菌株SmY中, 并检测这些苜蓿中华根瘤菌感染苜蓿之后根瘤的表型及固氮酶活性. 实验结果表明, 苜蓿中华根瘤菌NifA蛋白和阴沟肠杆菌NifA蛋白在苜蓿中华根瘤菌中的功能有明显差异. 在野生型菌株Sm1021中, 引入多拷贝Sm nifA基因对宿主根瘤固氮效率的促进作用明显优于引入多拷贝Ec nifA基因的作用. 引入多拷贝Sm nifA基因的SmY菌株(nifA突变型)能够共生固氮, 而引入Ec nifA基因的SmY菌株仍然不能固氮. 氨基酸序列同源性分析显示, N末端结构域是Sm NifA蛋白和Ec NifA蛋白同源性最低的功能域. 进一步研究表明, Sm NifA蛋白的N末端结构域在互补苜蓿中华根瘤菌nifA突变型菌株SmY的固氮功能时是必需的.     

利用重组Pichia pastoris生产腺苷甲硫氨酸

为改造甲醇利用型酵母Pichia pastoris来生产腺苷甲硫氨酸（SAM,S-adenosylL-methionine）,我们将一个带有SAM合成酶基因的胞内表达质粒转化入Pichia pastoris菌株GS115,经过G418抗性筛选得到一株有两个基因拷贝的转化子。该菌在含有甲醇和甲硫氨酸的培养基中生长5d后,其细胞内的SAM的产量比原始菌株提高了30余倍。对该菌生产SAM的培养基中的碳源与氮源进行了优化,结果显示碳源的控制对该菌SAM产量的影响很大。在试管水平,该菌在含有0.75％的L-methionine并且碳源和有机氮源经过一定程度优化的培养基中,生长6d后SAM产量达到1.58g/L。     

利用枯草芽孢杆菌ytkA和ywoF基因启动子与信号肽重组分泌表达mpd基因

用大肠杆菌-枯草芽孢杆菌穿梭载体pNW33N和去除了信号肽编码序列的成熟mpd基因构建了穿梭启动子探针pNW33N-mpd。用该探针从质粒pMPDP3和pMPDP29上克隆来自于枯草芽孢杆菌ytkA和ywoF基因上游的启动子功能片段,构建了穿梭表达载体pNYTM和pNYWM。将表达载体pNYTM和pNYWM转入枯草芽孢杆菌1A751获得表达菌株1A751(pNYTM)和1A751(pNYTM),mpd基因在ytkA和ywoF基因的启动子和信号肽的带动下实现了分泌表达且具有天然活性,结果表明ytkA基因的启动子强度强于ywoF基因的启动子。利用ytkA基因的强启动子和nprB基因的分泌型信号肽编码序列构建了新的穿梭分泌表达载体pYNMK,并使mpd基因在枯草芽孢杆菌WB800中得到了更高水平的分泌表达,表达菌株WB800(pYNMK)在培养到第84 h时甲基对硫磷水解酶酶活达到最高值为10.40 u/mL,是出发菌株邻单胞菌M6表达量的10.8倍,重组表达产物有91.4%分泌在培养基中。     

苏云金芽孢杆菌vip3A基因的检测及保守性分析

Vip3A蛋白是苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis,Bt）在营养期分泌的一类新型杀虫蛋白。用PCR方法从114个Bt菌株和41个Bt标准菌株中筛选到39株即约25%的菌株含有vip3A基因。利用所制备的Vip3A蛋白的多克隆抗体对以上含有vip3A基因的Bt菌株进行Western印迹分析,发现多数PCR反应为阳性的菌株都产生89 kD大小的蛋白,其中有4株没有Vip3A蛋白的表达。从以上菌株中挑选2个对夜蛾科害虫具有较高和较低毒力的菌株,即S101和611,并分别进行vip3A基因的克隆和测序,再与GenBank上所登录的其它6个全长vip3A基因和2个已报道的但未登录GenBank的vip3A基因进行核苷酸和氨基酸序列比较,结果表明,vip3A是一个极其保守的基因。将以上所克隆的2个vip3A基因即vip3AS101和vip3A611分别插入表达载体pQE30构建了表达质粒pOTP-S101和pOTP-611,转化到大肠杆菌M15,经1 mmol/L IPTG诱导后均表达89 kD大小的Vip3A蛋白。蛋白可溶性试验表明,Vip3A-S101和Vip3A-611分别有48%和35%的蛋白是可溶的。将Vip3A-S101和Vip3A-611蛋白和已报道的Vip3A-S184蛋白对初孵斜纹夜蛾 (Spodoptera litura) 幼虫进行生物测定,结果表明,3个Vip3A蛋白对斜纹夜蛾幼虫毒力没有显著性差异,这说明了Vip3A个别氨基酸的变化对蛋白的杀虫活性没有影响。     

昆虫病原菌苏云金芽孢杆菌群(Bacillus thuringiensis Group)的分类

采用形态、生化、血清学的方法对国外引种的15株巳知菌和本国51株未知菌进行了变种的分型研究。结果表明：苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)作为有益的细菌资源在藏国分布较广。51株菌中属于血清型H1苏云金芽孢杆菌苏云金变种(Baeillus thuringiensisvar. Thuringiensis)有11株,血清型H50-5b苏云金芽孢杆菌蜡螟变种(B．Thur．Var．Galleriae)31株,血清型H4-4b苏云金芽孢杆菌松蜩变种(B.thur. Var. dengrolimut)3株,血清型H4-4a。苏云金芽孢杆菌肯尼亚变种(B. thur. Var kenyae) 5株,同时发现血清型H．苏云金芽孢杆菌玉米螟变种(B. thur var. ostrinia,)一株。玉米螟变种不同于该菌群的巳知菌株,认为是一个新变种。实践证明,利用血清学抗原抗体具有高度特异{生的凝集反应来鉴别苏云垒芽孢杆菌变种,简便,快速,准确。而该群噬菌体却不能作为区分变种的标准。     

转录增强子对yellow基因发育特异性表达的调控

从果蝇基因组文库中分离和克隆了yellow基因上游调控区DNA.应用重组DNA技术在体外构建了一种含yellow基因和调控元件的载体,通过转基因技术将其整合入果蝇基因组中.进而用FIP / FRT和Cre/LoxP双重位点特异性重组体系,在基因组同一位置上完成两个重组反应, 获得两种yellow基因突变体,即两种yellow等位基因.等位基因的遗传学分析表明,转录增强子直接调控yellow基因的发育特异性表达.研究结果进一步表明了两种等位基因之间存在相互作用,这种作用明显影响了yellow基因的表达水平,而这种效应可能也是由转录增强子所介导的.     

降解2,4-二氯酚微生物的分离及其2,4-二氯酚羟化酶基因的克隆和表达

从土壤中分离到一株降解2,4-二氯酚能力较强的细菌菌株GT241-1,经鉴定该菌株属于假单胞菌属。菌株GT241-1在最适条件下能在48h内将90mg/L的2,4-DCP降解91%,能利用2,4-二氯酚、2,4-二氯苯氧乙酸、苯甲酸和儿茶酚为唯一碳源生长。采用Southern杂交对2,4-二氯酚羟化酶基因（dcpA）定位后构建基因组文库,再用斑点杂交筛选目的转化子,克隆了该菌株的dcpA。序列测定得知含dcpA的亚克隆片段全长2389bp,其中dcpA基因编码区1797bp。核苷酸和氨基酸序列分析表明,dcpA与已在GenBank登记的相关基因有一定的差异。dcpA基因能够在大肠杆菌转化子中成功地表达有生物活性的酶。     

p53对restin基因转录表达的调控作用

restin基因是Zhu等人从全反式维甲酸(all-trans retinoic acid, ATRA)诱导肿瘤细胞分化时克隆得到的一种黑色素瘤抗原相关基因. 前期研究表明, 该基因与细胞周期阻滞有关. 由于p53在细胞增殖调控中占据重要地位, 并且与维甲酸具有诱导关系, 因此本研究试图揭示维甲酸诱导restin基因表达是否与p53有关. 将p53转染真核细胞, 研究restin与p53的表达关系. 结果表明p53能诱导restin基因转录增加. 进一步分析发现, restin基因5¢端上游约2 kb基因组序列中存在p53蛋白结合位点. 扩增该序列构建荧光报告系统, 检测到该报告系统可以接受维甲酸的诱导调控. 在此基础上, 研究p53对缺失p53结合位点的截短体报告质粒和p53结合位点突变后的报告质粒的作用, 结果显示p53调控restin基因的表达与该基因上游序列区中的p53结合位点无关, 推测p53对restin基因的表达调控可能还存在其他分子的相互作用.     

志贺菌福氏2a入侵上皮细胞诱导表达的毒力相关基因筛选与鉴定

采用体内表达技术的研究策略筛选了志贺菌福氏2a侵入上皮细胞后诱导表达的基因, 用基因突变技术进一步对它们的功能进行了鉴定. 结果共筛选到13个胞内诱导基因, 其中2个DNA甲基化相关基因、1个代谢相关基因、1个转录调控基因、3个插入成分、3个反义转录体、3个未知功能基因. 突变体分析发现, 3-甲基糖基化酶Ⅱ, 柠檬酸裂合酶的编码基因和未知功能基因wcaJ的突变体在细胞和动物感染实验中都显示其存活增殖能力的降低, 表明这些基因可能参与了志贺菌在上皮细胞内的存活和增殖. 同时也表明, 这种在上皮细胞内的存活增殖能力是志贺菌主要的毒力体现之一. 但是, 未知功能基因yaiC的突变体只在动物体内表现出明显的毒力缺陷, 在上皮细胞内没有明显的增殖缺陷, 这表明yaiC基因参与其他毒力作用机制. 研究结果对深入认识志贺菌的致病机理有重要意义.     

外源基因pheA,aroG和tyrB在苯丙氨酸合成途径中的共表达

利用基因工程技术提高了短杆菌的苯丙氨酸合成途径中关键酶活性,大幅度地增加了生物合成苯丙氨酸的产量。首先采用聚合酶链反应(PCR)从大肠杆菌的氟代苯丙氨酸抗性变异菌株基因组中扩增到与苯丙氨酸合成相关的aroG,pheA和tyrB 3个基因。其中aroG编码3-脱氧-2-阿拉伯庚酮糖-7-磷酸合成酶(DS),pheA编码双功能酶蛋白-分枝酸变位酶(CM)和预苯酸脱水酶(PD),tyrB编码转氨酶(AT)。设计不同的酶切位点,利用质粒pUC118的多克隆位点,将3个基因按不同的顺序组合串联,然后插入穿梭质粒pCZ.10,导入短杆菌中表达。结果表明3个大肠杆菌基因在短杆菌中能够表达。其中以aroG-pheA-tyrB顺序串联而构建的黄色短杆菌工程菌株1311-GAB中的DS酶活力提高4.5倍,CM提高4.2倍,PD提高2.7倍,AT提高3.2倍;它的苯丙氨酸合成量提高2.35倍。