益生菌防治龋病的研究进展

随着人们生活水平日益提高,口腔健康越来越受到关注。近年来,益生菌对口腔菌群和宿主健康的调节作用已成为广泛研究的话题。已有证据表明,益生菌可以竞争性地抑制口腔中致病细菌的黏附和定植,分泌抗菌物质以减少病原菌。本文综述了相关益生菌对变形链球菌这一公认的龋齿病原菌的作用,包括:(1)生物表面活性剂、细菌素、胞外多糖等益生菌代谢产物对变形链球菌牙菌生物膜的抑制作用;(2)刺激宿主免疫反应,调节口腔菌群组成;(3)下调或阻断变形链球菌细胞中与黏附在牙齿表面形成生物膜相关的基因表达。     

荧光假单胞菌2P24中PcoI-PcoR群体感应系统的自体反馈调控

荧光假单胞菌2P24的PcoI-PcoR 群体感应(QS)系统信号合成基因pcoI的表达受多种因子的调控, 其中GacS-GacA双因子调控系统在转录水平正调控信号合成基因pcoI的表达。为进一步研究QS系统调控因子, 将2P24基因组文库转入gacA缺失的pcoI基因转录报告菌株PM203 (pcoI-lacZ, gacA-), 筛选可提高pcoI表达的基因。结果表明粘粒pP32-24可显著提高pcoI转录水平, 亚克隆实验证明其中的功能基因为pcoI; 外源添加标准信号分子3-氧-己酰高丝氨酸内酯(3-oxo-C8-HSL)同样可显著提高pcoI基因的表达, 表明pcoI基因的表达对自身有正调控作用。同时构建了QS系统的另外一个组分pcoR基因的缺失突变体, pcoR基因缺失后pcoI的表达和N-乙酰高丝氨酸内酯信号分子(AHL)的产量明显低于野生菌株及其互补菌株, 并显著降低该菌株的生物膜(Biofilm)形成能力。这些结果表明菌株2P24的PcoI-PcoR QS系统中, 信号合成基因pcoI的表达受自体反馈调控, pcoR基因参与pcoI基因表达的调控以及生物膜的形成。     

替代失活法构建变形链球菌LuxS基因缺陷株

目的 LuxS基因是变形链球菌生物膜早期形成过程中的关键基因,构建该基因的缺陷菌。方法采用长臂同源多聚酶链反应（LFH-PCR）方法构建含红霉素耐药基因片段的LuxS基因上、下游同源序列的连接片段,转化到变形链球菌中,在红霉素的平板上筛选缺陷菌株,并采用PCR鉴定。结果对变形链球菌LuxS基因缺陷菌株进行PCR和DNA序列测定分析证实构建成功。结论成功构建出变形链球菌LuxS基因的缺陷菌株,为后期针对变形链球菌LuxS基因的相关研究奠定基础。     

ComD基因缺陷对变异链球菌生物膜形成的影响

目的观察变异链球菌密度感应信号系统相关基因ComD基因缺失前后变形链球菌生物膜成熟初期的变化情况,探讨ComD基因对变异链球菌形成菌斑生物膜的影响,从而为防治龋病提供实验依据和新方法。方法分别构建标准菌和缺陷菌在离体模型上的培养模型,通过扫描电镜观察两个实验组在6 h、12 h、24 h三个不同时间点的生物膜形成情况。结果在三个不同时间点观察生物膜形成,扫描电镜结果显示培养6 h和12 h两种菌株形成生物膜无明显差异,培养24 h后发现ComD缺陷菌形成的生物膜中细菌定植较少且生物膜孔隙大而疏松。结论与标准菌株相比,ComD基因缺陷的变异链球菌在成熟初期生物膜表型有明显缺陷,因此ComD基因可以作为防治龋病的靶点之一。     

人胚胎干细胞定向中胚层细胞分化的miRNA-mRNA网络调控

胚胎来源的中胚层细胞可以分化为心血管、血液和肌肉组织等多种类型细胞,而应用人胚胎干细胞分化为中胚层细胞的体外模型可为研究中胚层及其衍生的细胞谱系的分子调控机制提供重要手段。miRNA调控基因的表达通过多条信号通路参与中胚层细胞分化,但其调控机制虽有相关研究却并未完全阐明,特别是从整体水平上探索基因与非编码RNA表达变化及其相互作用的网络调控。该研究根据生物信息学分析,构建通过调节多条信号通路参与人胚胎干细胞向中胚层分化的潜在miRNA-mRNA调控网络,以便更全面地阐明人胚胎干细胞的分化机制。通过基因芯片和二代测序(RNAseq)技术检测筛选人胚胎干细胞诱导分化为中胚层细胞过程差异表达的miRNA和基因,并应用生物信息学分析预测差异表达miRNA的靶基因,将靶基因与差异表达基因取交集获得目标基因。同时,对差异表达基因和目标基因进行GSEA富集、GO注释及KEGG富集分析。最后,构建miRNA-mRNA的调控网络和筛选出关键基因并检测关键基因的表达。该研究共筛选出287个差异表达的miRNA和739个差异表达基因,预测差异表达miRNA的靶基因为13 064个,13 064个靶基因与739个差异表达基因取交集共获得目标基因401个。GSEA和KEGG富集分析发现,多条参与中胚层分化的信号通路,主要涉及Wnt/β-catenin、TGF-β和Hippo三条重要的信号通路。通过构建miRNA-mRNA调控网络,结果显示100个miRNA靶向Wnt/β-catenin通路中的11个基因,59个miRNA靶向TGF-β通路中的7个基因,有106个miRNA靶向Hippo通路中的10个基因。通过RT-qPCR验证三条通路中关键基因的表达。因此,该研究揭示了在中胚层分化过程中,Wnt/β-catenin、TGF-β和Hippo信号通路起了重要的调控作用,可能通过与各种miRNA-mRNA相互作用形成复杂的网络调控系统,精确调控人胚胎干细胞定向分化为中胚层细胞。     

piwil2重编程人成纤维细胞形成肿瘤样干细胞的基因差异表达

利用基因芯片技术检测piwil2基因重编程人成纤维细胞(fibroblast, FB)形成肿瘤样干细胞的差异表达基因,分析主要差异表达信号通路。采用前期已构建的piwil2-gfp基因,以gfp作为空载对照的慢病毒转染人包皮来源的成纤维细胞,获得稳定转染的肿瘤样干细胞,人成纤维细胞作为正常对照,采用基因芯片技术检测其转录差异表达,进行pathway分析,挑选差异表达明显的支链氨基酸代谢信号通路,采用q-PCR进行验证。基因芯片结果显示,FB-piwil2组相较于FB,上调基因1 490个,下调基因1 484个,参与支链氨基酸代谢等多条信号通路;FB-piwil2组相较于FB-GFP组,上调基因3 765个,下调基因1 988个,参与支链氨基酸代谢等多条信号通路;FB-GFP组相较于FB组,上调基因2 095个,下调基因4 014个,参与破骨细胞分化等信号通路;q-PCR验证重编程形成的肿瘤样干细胞克隆的支链氨基酸代谢信号通路上调的7个基因(acad8, acadm, aldh3a2, bcat1, hibch, hmgcs1, mccc2)与基因芯片上调表达一致。由此可见,piwil2基因重编程人成纤维细胞形成的肿瘤样干细胞基因出现差异表达,与支链氨基酸代谢相关。     

白桦BpNAC012基因调控白桦木质部发育表达谱分析

NAC转录因子成员被认为是调控植物次生壁合成的开关。前期研究结果显示BpNAC012基因的表达能够调控白桦次生细胞壁的合成。为研究BpNAC012调控的下游靶基因,本研究分别以该基因的过表达,抑制表达株系茎为材料构建转录组,以野生型为对照分析差异表达基因。结果显示:与对照相比,过表达株系OE中上调的基因有627条,下调的基因有229条,抑制表达株系中上调的基因有299条,下调表达的基因有207条。过表达BpNAC012相对于抑制表达能够调控更多的基因表达变化。而抑制表达BpNAC012更多的是影响蛋白修饰和转运类基因的表达变化。在差异表达基因中,涉及受体信号通路,营养代谢,氨基酸合成,及苯丙烷生物合成相关代谢通路基因比较富集。BpNAC012能够调控纤维素、木质素合成及木质部发育相关基因的表达变化,同时能够调控多种转录因子的表达变化。该研究为深入分析BpNAC012在白桦次生细胞壁合成的分子调控机制奠定基础。     

抑制龋齿生成菌(变异链球菌)的优势共培养菌株的筛选CSCD

目的比较10株益生菌的各项生理功能,筛选抑制龋齿生成菌(变异链球菌)的优势共培养菌株,为后期开发应用奠定基础。方法对组合菌株及单个菌株进行体外抑菌试验筛选,并进一步探索对变异链球菌的抑菌机制。结果10株益生菌菌株中,植物乳杆菌AI-66、乳双歧杆菌AI-01、干酪乳杆菌AI-12和婴儿双歧杆菌AI-20抑制变异链球菌较其他菌株有优势;鼠李糖乳杆菌AI-11与发酵乳杆菌AI-25、婴儿双歧杆菌AI-20与副干酪乳杆菌AI-62、乳双歧杆菌AI-01与干酪乳杆菌AI-12这3个共培养组合菌株较单个菌株对变异链球菌的抑制效果差异具有统计学意义(均P<0.01)。其可能的抑菌物质在低pH具有较好的抑菌效果,且对热不敏感,对胰蛋白酶敏感,可能是小分子多肽类物质。结论筛选出的3个共培养组合菌株在抑制龋齿生成菌(变异链球菌)效果上较单菌株有优势,可应用于食品、功能食品及膳食补充剂中,以降低龋齿、口臭等口腔疾病的风险。     

生物膜定量分析仪对不同细菌早期生物膜形成能力的比较研究

目的通过生物膜定量分析仪来观察铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa PAO1),变形链球菌(Streptococcus mutans UA159)以及大肠埃希菌(Escherichia coli MG1655)生物膜形成能力的不同,并以各菌株的吸光度值A600为参考,对3种菌株早期生物膜形成能力进行比较。方法通过向生物膜培养悬液中加入与细菌直径相近的磁性小珠,利用这些小珠在磁场中受到生物膜的位移约束力的原理,采用生物膜定量分析仪,定量比较3种菌株在生物膜形成上的差别。结果实验发现铜绿假单胞菌PAO1和大肠埃希菌MG1655的细菌增长速度基本相同,但铜绿假单胞菌PAO1的生物膜形成明显快于大肠埃希菌MG1655。大肠埃希菌MG1655和变形链球菌UA159的生物膜形成速度基本相同,但大肠埃希菌MG1655的细菌增长速度明显高于变形链球菌UA159。结论不同细菌有各自的生物膜形成模式。生物膜定量分析仪作为一种高效简便的检测手段,可用于生物膜早期形成的动态分析。     

革兰氏阳性菌自然感受态生理机制的研究进展

自然感受态是指菌体在自然生长过程中吸附、摄取和内化外源DNA的生理状态。大部分细菌具有相似的DNA摄取机制,该机制主要由两部分组成:外源DNA在多种感受蛋白的共同作用下被核酸酶降解为单链DNA进入细胞,然后单链DNA在Dpr A、Ssb B和Rec A等蛋白的保护下整合到受体染色体上。目前对变形链球菌自然感受的调控系统研究较为广泛,拟以变形链球菌为例,结合其他细菌介绍自然感受的研究进展。Com X是变形链球菌的感受核心调控因子,可以激活多种后期感受基因的转录,这些后期感受基因对外源DNA的摄取发挥着重要作用。以变形链球菌的com X为核心,梳理总结了Com DE、ComRS、HdrRM、BsrRM和RcrRPQ等系统对com X的调控机理,分析了Com X稳定性及其对后期感受基因的调控,阐述了自然感受与生物膜形成、耐酸性和细菌素合成等毒力因子的内在联系,在此基础上展望了自然感受未来可能的研究方向。     

伤寒沙门菌非编码RNA617的分子鉴定及其对生物膜形成的影响研究

本研究旨在探讨伤寒沙门菌(Salmonella enterica serovar Typhi, S. Typhi)中非编码RNA617(non-coding RNA617,ncRNA617)的分子特性,并研究其对生物膜形成的影响及作用机制。采用Northern blot方法检测ncRNA617的表达,通过cDNA 5’末端快速扩增技术(5’-rapid amplification of cDNA end,5’RACE)和逆转录-聚合酶链式反应(reverse transcriotion-polymerase chain reaction,3’RT-PCR)实验分析ncRNA617可能的转录起始位点和终止位点;构建ncRNA617缺陷菌株、回补菌株和过表达菌株等相关菌株,通过生物膜形成实验,观察ncRNA617对伤寒沙门菌生物膜形成的影响,并用实时荧光定量聚合酶链式反应(quantitative real-time polymerase chain reaction,qPCR)分析生物膜形成相关基因表达水平的变化,综合运用生物信息学方法预测ncRNA617和差异基因的结合区域,初步分析ncRNA617发挥调控作用的机制。结果显示,伤寒沙门菌确有ncRNA617的表达,长度约300 nt,其转录起始位点位于mig-14终止密码子下游967 nt处,终止位点位于t2681起始密码子上游 2 378～2 560 nt处。与野生对照菌株相比,ncRNA617缺陷菌株生物膜形成能力增强(P<0.05),回补菌株的生物膜形成能力恢复至野生菌株水平,过表达菌株的生物膜形成能力有所下降(P<0.05)。qPCR结果表明,ncRNA617可负向调控多个生物膜形成相关基因的转录表达水平(P<0.05)。经生物信息学方法预测发现,ncRNA617与差异基因有不同的结合区域。本研究结果提示,ncRNA617在伤寒沙门菌中存在,其长度约270～452 nt。ncRNA617可能通过靶向结合生物膜形成相关基因下调基因表达,从而负向调控伤寒沙门菌生物膜的生成。     

Wnt/β-catenin信号通路对细胞凋亡和坏死的调控研究进展

Wnt信号通路是一条与细胞增殖分化和机体平衡密切相关且高度保守的信号通路,主要包括Wnt/β-catenin信号通路、Wnt-Ca2+信号通路和平面细胞极性信号通路。其中,以经典Wnt/β-catenin信号炎性反应和细胞命运方面的研究最为深入。现已证实,Wnt/β-catenin信号对细胞命运的调控作用具有两面性,不仅通过调节Survivin、Cyclin、C-myc等基因的表达抑制一些肿瘤细胞凋亡,而且可通过上调促凋亡蛋白BIM、Bax和下调抗凋亡蛋白Mcl-1、Bcl-xl的表达量来促进细胞凋亡。同时,该信号还可以通过抑制某些炎性因子的过度分泌,并下调活性氧(reactive oxygen species,ROS)的含量及坏死相关蛋白PARP-1的表达来抑制细胞坏死。该文对Wnt/β-catenin信号对细胞凋亡和坏死的调控研究进展进行综述。     

苯扎氯铵对人角质形成细胞炎症相关基因及通路的影响

目的:初步探究苯扎氯铵对人角质形成细胞炎症相关基因表达水平及信号通路的影响。方法:利用MTT实验确定苯扎氯铵安全作用浓度,并暴露人角质形成细胞,通过基因芯片技术筛选差异表达的炎症相关基因,并分析其对KEGG通路的影响。结果:与对照组比较,苯扎氯铵暴露人角质形成细胞共有7个炎症相关基因发生差异性表达,涉及4条重要通路。结论:苯扎氯铵明显改变白细胞介素家族部分基因及趋化因子的表达,并通过多个信号通路调控细胞炎症反应。     

LuxS基因缺陷对变形链球菌生物膜形成的影响

目的观察LuxS基因缺失后变形链球菌生物膜成熟初期的变化情况。方法通过扫描电镜观察标准菌和缺陷菌在不同营养环境中生物膜成熟初期的形成情况。结果对不同营养环境中形成的生物膜观察,发现在富含蔗糖的环境中,缺陷菌成熟初期的生物膜形成能力较标准菌弱。结论 LuxS基因缺失后变形链球菌在蔗糖环境中生物膜形成的能力减弱。     

厚朴酚对变形链球菌生物膜致龋毒力因子作用的研究

目的 通过激光共聚焦显微镜观察厚朴酚对变形链球菌生物膜的抑菌效果,并初步了解厚朴酚对变形链球菌生物膜的产酸、耐酸、胞外多糖形成及生物膜形成能力等相关致龋毒力因子的转录表达的影响,为进一步研究厚朴酚防龋的药理作用机制奠定基础.方法 建立变形链球菌生物膜体外模型,激光共聚焦显微镜观察不同药物浓度作用后效果,并进行红绿荧光定量分析;根据GenBank基因库查询ffh、gtfD、pdp等基因序列并设计引物,进行RT-PCR.结果 CLSM观察厚朴酚作用变形链球菌生物膜后可使膜内活菌比例明显下降;RT-PCR结果表明毒力因子ffh、gtfD、pdp的表达水平受到抑制.结论 厚朴酚对变形链球菌生物膜的致龋毒力因子ffh、gtfD、pdp的转录表达有明显的抑制作用.     

变形链球菌耐氟菌株耐酸相关基因ropA的克隆及蛋白表达

克隆并表达变形链球菌耐氟菌株耐酸相关基因ropA。以变形链球菌UA159的耐氟菌株全基因组为模版,PCR扩增ropA基因并与p MD-18T克隆载体连接构建重组克隆质粒,测序鉴定。Bam HⅠ、HindⅢ双酶切重组克隆质粒,回收目的基因片段并与p Pro EX HTa表达载体通过粘性末端连接构建重组表达质粒,转化入大肠埃希菌感受态细胞DH5α,IPTG诱导,SDS-PAGE检测Rop A表达量。测序结果为变形链球菌UA159的耐氟菌株ropA基因碱基序列与亲代菌株UA159完全一致。SDS-PAGE结果显示IPTG成功诱导Rop A蛋白表达,并且随诱导时间的延长蛋白表达增多。变形链球菌UA159耐氟菌株的耐酸相关基因ropA未发生突变,说明变形链球菌耐氟菌株耐酸性增强不是由ropA碱基序列的改变导致。本研究成功诱导Rop A蛋白表达,为后续研究Rop A蛋白功能奠定了基础。     

未成熟树突状细胞与成熟树突状细胞的细胞骨架调控相关基因表达的差异分析

分析未成熟树突状细胞(immature dendritic cells,im DCs)向成熟的树突状细胞(mature dendritic cells,m DCs)分化的过程中,细胞骨架的调控相关基因及信号通路的表达变化,为进一步理解不同分化阶段树突状细胞(dendritic cells,DCs)的生物物理学特性、迁移能力和免疫学相关功能的改变。利用CEO数据库获得经CD14+单核细胞(monocytos,monos)诱导而成的im DCs和m DCs的m RNA的表达数据(芯片编号:GSE15076),通过R语言软件对原始数据进行处理,筛选差异表达基因(Log|FC|≥2,p0.05),利用STRING online-工具对差异表达基因进一步筛选(可信度≥0.4);Cytoscape软件构建蛋白质相互作用网络图(protein-protein interaction network,PPI),通过Cluster ONE对筛选后的差异表达基因进行聚类分析,筛选功能相关性密切的差异表达基因,并利用DAVID在线分析进一步进行GO分析和KEGG信号通路分析。m DCs相对于im DCs差异表达的基因共3 351个,上调基因1 801个,下调基因1 550个,其中C-C趋化因子受体活性、G-蛋白偶联的嘌呤核苷酸受体活性和异源三聚体G蛋白复合物等与细胞骨架调控密切相关。主要涉及的信号通路包括趋化因子/趋化因子受体信号通路、Rap1信号通路、Jak-STAT信号通路和PI3K-Akt信号通路等,其中的相关基因与细胞骨架的调控关系密切。这对进一步深入理解DCs的生物物理学特性、迁移能力和免疫学功能有一定的帮助。     

经程序化冷冻的小鼠休眠胚胎的基因表达谱差异分析

目的探讨小鼠休眠胚胎经程序化冷冻后基因表达谱的变化及相关信号通路的改变趋势。方法采用Affymetrix基因芯片检测小鼠正常休眠胚胎和经程序化冷冻后的休眠胚胎的差异表达基因;采用GO分析和Pathway分析等生物信息学方法进一步了解相关信号通路的改变。结果经程序化冷冻后的小鼠休眠胚胎与正常休眠胚胎相比,存在228个差异表达基因,其中50个基因表达上调,178个基因表达下调。Pathway分析显示黏着斑通路、细胞外基质受体相互作用通路、肌动蛋白细胞骨架调节通路、细胞凋亡通路、细胞通讯通路、泛素介导的蛋白质水解通路、甘油磷脂代谢通路、小细胞肺癌通路、TGF-β信号通路、MAPK信号通路等基因差异表达变化趋势明显。结论小鼠休眠胚胎经程序化冷冻后会导致一系列基因调控变化,并可能影响多条信号通路的协同变化。     

群体感应信号分子降解基因对铜绿假单胞菌毒力和生物膜形成的影响

来源于苏云金芽孢杆菌的aiiA基因克隆至Pseudomonas/E. coli穿梭载体并转入铜绿假单胞菌PAO1菌株, Western杂交显示AiiA蛋白在PAO1中正确表达. IPTG诱导9和21 h后分别取样检测两种信号分子的含量, 表达aiiA基因的菌株信号分子被完全降解; 检测重要的毒力因子弹性蛋白酶和绿脓菌素, 表达aiiA基因的菌株中毒力因子的含量明显少于野生型对照和空载体对照; 与运动性相关的丛集运动测定也表明, aiiA基因影响了细菌的丛集运动. 进一步通过液体和固体表面形成生物膜的差异以及对生物膜结构的扫描电子显微镜观察, aiiA基因的表达对铜绿假单胞菌生物膜的形成有重要影响.