依赖PrfA转录调控的单核细胞增生李斯特菌毒力基因inlC启动子结构特点的初步研究

为了研究单核细胞增生李斯特菌毒力基因启动子的结构特点与转录调控因子PrfA蛋白之间的关系,应用PCR定点突变和重组PCR技术缺失了该菌毒力基因inlC启动子上可能与PrfA蛋白结合以及诱发转录起始相关的碱基序列,构建了一系列突变启动子与lacZ报告基因融合表达质粒, 使lacZ基因的表达置于inlC突变启动子下,并分别电转化单核细胞增生李斯特菌野生株P14、PrfA蛋白高表达突变株P14a 和prfA基因等位缺失突变株A42中,检测相应的β-半乳糖苷酶活性。结果表明：位于inlC启动子转录起始点下游22bp 处的一段17bp的类似PrfA蛋白结合序列TTAACAGCGTTTGTTAA并没有增强和抑制PrfA转录调控活性的功能;甚至将其改造成“完美的” PrfA蛋白结合序列TTAACATTTGTTAA后,也不影响inlC依赖于PrfA的转录活性地表达;但是,如果缺失inlC启动子上原始的PrfA蛋白结合序列,则使inlC依赖于PrfA的转录活性完全丧失;另外,单核细胞增生李斯特菌毒力基因inlC和plcA 依赖于PrfA的转录活性的表达也与启动子上PrfA蛋白结合区(PrfA-box)距离-10区的碱基个数有关:最适为22或23bp,长于23bp或短于22bp的突变启动子的依赖PrfA的转录活性大大降低,甚至没有活性。说明除PrfA蛋白结合序列外,受PrfA调控的毒力基因启动子上还可能存在其它尚未阐明的结构和序列影响PrfA蛋白的结合以及启动转录表达。     

综述: 大肠杆菌RNA分子伴侣Hfq与DsrA和rpoS作用机制的研究进展

RNA分子伴侣Hfq是细菌重要的转录后调节因子,它能够帮助非编码small RNA(sRNA)与目标mRNA配对．mRNA rpoS编码的稳态sigma因子σ^S是大肠杆菌中应激响应的核心调控因子．在低温下,Hfq蛋白对于sRNA DsrA介导的mRNA rpoS的翻译激活是必需的．然而,Hfq使用何种机制来促进sRNA和mRNA配对一直有两种并不互斥的模型存在：Hfq远侧和近侧两个表面同时结合sRNA和mRNA,使得两条RNA相互靠近,便于形成碱基配对;Hfq可能结合一条或者两条RNA,改变它们的二级结构或者三级结构,从而促进sRNA-mRNA配对的实现．最近的研究报道,成功在体外捕捉到了sRNA-Hfq-mRNA三元复合物,测定了AU₆A-Hfq-A₇三元复合物的晶体结构,并且在大肠杆菌体内证实了三元复合物的形成对于Hfq帮助sRNA DsrA激活mRNA rpoS的翻译是重要的．本文以sRNA DsrA和mRNA rpoS为例综述了蛋白质Hfq与RNA的结合特性,同时也讨论了sRNA-Hfq-mRNA三元复合物的存在对于研究sRNA介导的调控机制的一些启示．     

红曲霉繁殖相关brlM基因鉴定及功能分析

brlA作为曲霉分生孢子形成的中心调控路径中最上游的转录因子,能够诱导下游特异基因的表达调控分生孢子的产生,brlA缺失将导致曲霉无法产生分生孢子,同时生长代谢发生改变,但对不同菌种的影响有显著差异。【目的】探究brlA同源基因brlM在红曲霉中的基因功能,探索红曲霉繁殖调控机制。【方法】从紫色红曲霉Mp-21菌株中克隆了brlA同源基因brlM。利用同源重组原理,用农杆菌介导转化法构建了brlM基因缺失突变株(△brlM),分析△brlM和野生菌株Mp-21在菌落表型、显微结构、生长速率和次生代谢产物等方面的差异,明确brlM基因在红曲霉中的主要功能。【结果】在形态水平上,brlM基因缺失菌株导致菌丝生长更加旺盛,赋予菌落更加蓬松的表型;显微观察发现△brlM失去了有性繁殖产生闭囊壳的能力,但却提升了无性繁殖产生分生孢子的能力;同时代谢产物红曲色素、莫纳可林K和桔霉素产量显著下降。【结论】红曲霉brlM基因的功能与曲霉属中的brlA并不相同,brlM基因在红曲霉有性繁殖中的作用不可替代。本研究的结果对进一步探索丝状真菌繁殖调控机制提供了新的思路。     

大肠杆菌Zn2+敏感突变株构建及其功能验证

【背景】Zn²⁺在细胞解毒及许多生理过程中发挥着关键作用,Zn²⁺转运蛋白已逐渐引起人们的重视。在大肠杆菌中,zntA和zitB是2个外排Zn²⁺的关键基因。【目的】构建大肠杆菌Zn²⁺敏感突变株,并对其功能进行验证。【方法】以Escherichia coli DH5α为出发菌株,利用λ Red重组系统,通过携带卡那霉素抗性基因的同源重组片段敲除zntA基因。在单基因敲除菌株基础上,利用携带庆大霉素抗性基因的同源重组片段敲除zitB基因,获得一株敲除了zntA和zitB的双基因敲除菌株KZAB04。通过功能互补实验检测基因敲除菌株及对照菌株对不同浓度Zn²⁺的敏感程度。【结果】基因敲除菌株KZAB04比出发菌株E.coli DH5α具有更高的Zn²⁺敏感性。【结论】大肠杆菌Zn²⁺敏感突变株构建成功。该菌株的构建为zntA和zitB基因功能的研究提供了必要条件,同时也为其他Zn²⁺转运蛋白基因的功能鉴定与分析奠定了基础。     

肺癌细胞中调控ezrin基因基本转录活性的顺式作用元件及转录因子的鉴定

研究发现,质膜-细胞骨架连接蛋白Ezrin在多种肿瘤细胞中异常表达,而且Ezrin的表达上调与肿瘤细胞的移动侵袭相关,但是调控ezrin基因转录的分子机制却不清楚．为了探明ezrin基因的转录调控机制,以肺癌细胞A549为材料,首先采用双荧光素酶报告基因分析系统检测ezrin基因5′侧翼嵌套缺失序列和位点突变序列的转录活性,鉴定肺癌细胞中ezrin基因的基本启动子区以及关键的顺式作用元件Sp1结合位点 (-75/-69) 和AP-1结合位点 (-64/-58)．其次,利用凝胶电泳迁移率变动分析证明,肺癌细胞核蛋白提取物能够与ezrin基因含有关键顺式作用元件的DNA序列结合,形成DNA-核蛋白复合物,而且Sp1结合位点和AP-1结合位点与重组蛋白rhSp1和rhAP-1的结合具有位点特异性．最后,利用瞬时转染实验证实,转录因子Sp1和AP-1 (由c-Jun和c-Fos组成的异源二聚体) 分别通过Sp1结合位点和AP-1结合位点,增强ezrin基因基本转录活性,而且,过表达转录因子Sp1、c-Jun或c-Fos上调了Ezrin蛋白表达．研究确定,肺癌细胞中调控ezrin基因基本转录活性的关键顺式作用元件是Sp1结合位点 (-75/-69) 和AP-1结合位点 (-64/-58),与之作用的转录因子Sp1和AP-1对于ezrin基因的转录激活作用至关重要．     

ToxR负调控副溶血弧菌中c-di-GMP的合成

副溶血弧菌(Vibrio parahaemolyticus)是世界范围内引起海产品相关食物中毒的主要致病菌,具有很强的生物膜形成能力。ToxR是一种膜结合调控蛋白,对副溶血弧菌生物膜形成具有一定的调控作用,但具体机制尚未见报道。c-di-GMP是一种普遍存在于细菌中重要的第二信使,参与调控细菌的多种生物学行为包括生物膜的形成。本文探究ToxR对副溶血弧菌中c-di-GMP代谢的调控作用。利用酶联免疫吸附法(enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)测定副溶血弧菌野生株(wild-type,WT)和toxR突变株(ΔtoxR)中c-di-GMP水平的差异。挑选c-di-GMP代谢相关基因scrA、scrG和vpa0198为进一步研究的靶标,采用实时定量qPCR实验检测靶基因在WT和ΔtoxR中的转录水平差异;将靶基因调控区DNA序列克隆入pHRP309质粒中无启动子的β半乳糖苷酶基因上游,采用lacZ报告基因融合实验进一步研究ToxR对靶基因的转录调控关系;将重组质粒分别导入含有pBAD33或pBAD33-toxR的EC100lpir中,采用lacZ报告基因融合实验研究ToxR是否能在异体宿主中调控靶基因的表达;PCR扩增靶基因上游调控区DNA序列,并纯化His-ToxR蛋白,用凝胶阻滞实验(electrophoresis mobility shift assay,EMSA)研究His-ToxR与靶基因启动子区DNA序列是否具有结合作用。ELISA结果显示ΔtoxR中c-di-GMP含量显著性高于WT中的,说明ToxR抑制c-di-GMP的产生;实时定量qPCR结果表明WT中scrA、scrG和vpa0198的转录水平显著性高于ΔtoxR中的,表明ToxR抑制它们的转录;lacZ报告基因融合实验结果表明ToxR可抑制副溶血弧菌和EC100lpir中scrA、scrG和vpa0198的启动子区活性;EMSA实验显示His-ToxR能特异性地结合到scrA和scrG的上游调控区DNA序列上,而对vpa0198的上游调控区DNA序列无结合作用。综上所述,ToxR通过直接调控相关酶蛋白基因的转录来抑制副溶血弧菌内c-di-GMP的合成,从而有助于精确调控生物膜形成等细菌行为。     

铜绿假单胞菌二鸟苷酸环化酶SiaD突变体的功能研究

【目的】铜绿假单胞菌(Pseudomonas aerugionsa)二鸟苷酸环化酶SiaD调控着铜绿假单胞菌的生物被膜形成等表型。在研究过表达siaD对生物被膜的调控作用时发现,与野生型siaD基因回补菌株相比,一株回补菌株的生物被膜产量显著升高。本文的目的即是探究该菌株生物被膜产量升高的原因,并对该菌株的其他表型进行研究。【方法】通过测序确定突变位点;利用生物被膜定性和定量实验对发生点突变的菌株表型进行分析;利用Western blotting实验检测SiaD^R119M蛋白表达水平;利用GST-pull down实验检测SiaC蛋白与SiaD^R119M蛋白在体外的结合能力;针对siaD^R119M点突变基因进行融合蛋白表达载体的构建,表达并纯化该蛋白,利用高效液相色谱检测SiaD^R119M的酶活;为了进一步研究c-di-GMP与细菌运动能力的关系,对细菌的运动能力进行检测。【结果】测序比对结果显示,序列的第119个氨基酸发生了突变,由精氨酸突变成了甲硫氨酸。生物被膜定性和定量实验显示,与野生型siaD回补菌株相比,siaD^R119M的回补菌株生物被膜产量增加,siaD^R119A的回补菌株生物被膜产量低于siaD^R119M的回补菌株,siaD^R201A回补菌株生物被膜含量显著增加,siaD^{R119M R201A}双突变回补菌株生物被膜的含量低于siaD^R201A回补菌株。Western blotting和GST-pull down实验证明,与野生型SiaD蛋白相比,SiaD^R119M蛋白表达水平无差别,SiaC和SiaD^R119M蛋白之间存在特异的相互作用。高效液相色谱结果显示SiaD^R119M蛋白酶活降低。运动能力检测实验中,与siaD野生型回补菌株相比,siaD^R119M回补菌株运动能力减弱,siaD^R201A、siaD^{R119M R201A}回补菌株运动能力无差别。【结论】siaD^R119M突变导致生物被膜合成增强,酶活降低,运动能力减弱。我们推测突变后表型的变化可能是因为突变在体内会影响SiaD蛋白与下游效应蛋白的相互作用,加强了下游效应蛋白的信号传导能力,然而具体机制有待进一步探索。     

苏云金芽胞杆菌G03 spoIVF操纵子敲除对芽胞和晶体形成的影响

spoIVF是一个普遍存在于芽胞杆菌中的操纵子。在枯草芽胞杆菌中,它编码的两个蛋白是芽胞形成所必需的。采用基因重组技术敲除了苏云金芽胞杆菌G03菌株中的spoIVF操纵子,构建了spoIVF缺失株G03(spoIVF-)。研究表明:该突变株丧失了形成芽胞和晶体的能力。lacZ基因与cry1Aa基因的启动子融合表达分析发现:突变株中的cry1Aa基因的活性严重降低。利用载体pSTK携带spoIVF操纵子在突变株中的表达,使突变株部分恢复了产胞和形成杀虫晶体蛋白的能力。这说明spoIVF操纵子是所必需的,同时该操纵子还影响σ^E因子控制的cry1Aa基因表达。     

十字花科黑腐病菌一个新的III型效应物的鉴定

【目的】在全基因组范围内鉴定十字花科黑腐病菌Xcc 8004中新的Ⅲ型效应物(type Ⅲ secreted effector,T3SE)基因。【方法】通过构建与AvrBs1_59-445整合的Tn5转座子系统,进行文库筛选。在avrBs1缺失突变体背景下生成突变文库,在辣椒ECW-10R上进一步筛选。【结果】大规模HR测定筛选出7个具有明显过敏反应(hypersensitive response,HR)的克隆。通过质粒拯救和测序发现除了插入已知T3SE基因的3个突变体外,还鉴定了一个位于XC_0438和XC_0439之间且在Xcc 8004中未注释的新基因。结合生物信息学,我们将其命名为一个新的基因XC_0438a。易位实验证实XC_0438a信号区可引导报告蛋白AvrBs1的分泌和易位,并诱导辣椒ECW-10R产生HR反应。β-葡萄糖醛酸酶(β-glucuronidase,GUS)活性测定,XC_0438a在基本培养基中诱导表达,并由关键调控蛋白HrpG和HrpX激活。然而,在我们的实验条件下,XC_0438a对Xcc的致病力没有显著的贡献。【结论】我们鉴定了一种新的依赖于Ⅲ型分泌系统的效应基因XC_0438a。     

假单胞菌Pseudomonas fluorescens Pf0-1中转录调控因子SpfB负调控DNA磷硫酰化修饰

[目的]DNA磷硫酰化修饰是DNA骨架上非桥接的氧原子以序列选择性和R-构型被硫取代的一种新型DNA修饰。目前,磷硫酰化修饰在多种细菌、古生菌以及人类致病菌中多有发现,但其分子调控机制尚不清楚。为了全面解析磷硫酰化修饰的调控机制,本文选择荧光假单胞菌Pf0-1为研究对象,开展了其DNA磷硫酰化修饰的调控机制研究。[方法]首先,构建了spfB基因缺失和回补菌株,使用碘能特异性断裂磷硫酰化修饰DNA的方法,研究了该基因缺失对修饰表型的影响。利用cDNA在相邻同方向的基因间隔区进行PCR,确定了磷硫酰化修饰基因簇spfBCDE内的共转录单元。通过荧光定量RT-PCR,分析了spfB基因缺失突变株中磷硫酰化修饰基因的转录量。利用异源表达并纯化得到的重组蛋白SpfB进行了体外功能研究。通过EMSA实验,验证了SpfB蛋白具有与spfB启动子序列结合活性。通过DNase I footprinting实验,精确定位了SpfB蛋白与DNA结合序列。[结果]spfB基因的缺失加剧了磷硫酰化修饰DNA断裂所致电泳条带弥散的表型,spfB基因的回补能够恢复该表型,证明spfB基因负调控磷硫酰化修饰。鉴定了spf基因簇中只含有1个共转录单元,且该共转录单元在△spfB突变株中转录水平明显上升。通过EMSA和DNase I footprint实验,检测了SpfB蛋白与磷硫酰化修饰基因spfBCDE的启动子区域5''-TGTTTGT-3''相结合。[结论]SpfB作为转录调控因子负调控磷硫酰化修饰基因spfBCDE的表达,为解析磷硫酰化修饰的调控机制和全面理解基因组上的部分修饰特征奠定了基础。     

六种藓类植物茎的比较解剖学研究

通过对6种藓类植物,即褶叶青藓(Brachythecium salebrosum(Web.et Mohr.)B.S.G.)、湿地匐灯藓(Plagiomnium acutum(Lindb.)Kop.)、侧枝匐灯藓(Plagiomnium maximoviczii(Lindb.)Kop.)、大凤尾藓(Fissidensnobilis Griff.)、大羽藓(Thuidium cymbifolium(Doz.et Molk.)B.S.G.)和大灰藓(Hypnum plumaeforme Wils.)嫩茎和老茎的石蜡切片和显微观察发现,同一藓类植株的嫩茎和老茎,茎结构稳定,不同种藓类植物茎横切面具有不同特征.植物体茎横切面形状、表层细胞的层数、细胞大小和细胞壁厚薄、皮层细胞大小和形状、中轴的有无以及比例等特征可以作为藓类植物的分科分类依据之一.     

Investigation of the mechanism of temperature sensitivity of the electroreceptors of ampullae of lorenzini

In experiments on Black Sea skates (Raja clavata), the potential of the receptor epithelium of the ampullae of Lorenzini and spike activity of single nerve fibers connected to them were investigated during electrical and temperature stimulation. Usually the potential within the canal was between 0 and –2 mV, and the input resistance of the ampulla 250–400 k. Heating of the region of the receptor epithelium was accompanied by a negative wave of potential, an increase in input resistance, and inhibition of spike activity. With worsening of the animal's condition the transepithelial potential became positive (up to +10 mV) but the input resistance of the ampulla during stimulation with a positive current was nonlinear in some cases: a regenerative spike of positive polarity appeared in the channel. During heating, the spike response was sometimes reversed in sign. It is suggested that fluctuations of the transepithelial potential and spike responses to temperature stimulation reflect changes in the potential difference on the basal membrane of the receptor cells, which is described by a relationship of the Nernst's or Goldman's equation type.I. P. Pavlov Institute of Physiology, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. I. M. Sechenov, Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. Pacific Institute of Oceanology, Far Eastern Scientific Center, Academy of Sciences of the USSR, Vladivostok. Translated from Neirofiziologiya, Vol. 12, No. 1, pp. 67–74, January–February, 1980.