钝齿棒杆菌FarR对精氨酸生物合成基因簇转录水平的影响及其与ArgR的关系

【目的】FarR蛋白可参与棒杆菌精氨酸生物合成途径中相关基因的调控,但具体机制不清楚。本研究通过比较钝齿棒杆菌farR、argR单敲除株和farR与argR双敲除株Arg生物合成途径中相关基因转录水平的变化来揭示FarR蛋白功能及其与ArgR的内在关联性。【方法】采用无痕敲除方法构建了钝齿棒杆菌farR单敲除株和farR与argR双敲除株;采用荧光定量PCR方法分析了farR、argR敲除及其组合敲除后精氨酸生物合成途径相关基因在转录水平的变化。【结果】在ArgR蛋白缺失的情况下,FarR可能发挥正调控功能;在ArgR存在时,敲除farR,目标基因的转录水平改变存在不一致性,表现出上调、下调或无影响。【结论】钝齿棒杆菌中FarR和ArgR在精氨酸生物合成途径的调控中存在关联性。     

钝齿棒杆菌argR基因克隆、表达及其重组菌发酵产精氨酸研究

钝齿棒杆菌(Corynebacterium crenatum)AS.M7是筛选获得的一株高产精氨酸生产菌株。ArgR是精氨酸合成过程中的一种调控蛋白。为进一步验证其在钝齿棒杆菌中对精氨酸合成量的影响,利用特异性引物,分别扩增标准菌C. creantum AS 1.542和诱变菌C. creantum AS.M7的argR全长基因,测序后比较二者的差异;结果表明标准菌argR基因ORF全长516 bp,编码一个含172个氨基酸残基的蛋白;而诱变菌argR基因的109位碱基由C替换为T,导致ArgR蛋白在钝齿诱变菌中表达被提前终止。同时,将来源于标准菌的argR基因连接到穿梭表达载体pXMJ19中,电击转化至诱变菌C. crenatum AS.M7 得到重组菌株,用摇瓶发酵的方法观测重组菌产精氨酸量的变化。SDS-PAGE和Western blot分析证明标准菌的argR基因在诱变菌中得到了表达。对重组诱变菌产精氨酸量进行了测定,结果显示:产精氨酸能力由原来7.8 mg/ml下降至2.5 mg/ml,下降了约67.9%。     

以葡萄糖为底物一步法合成γ-氨基丁酸整合型重组钝齿棒杆菌的构建

[目的]为了构建一株直接利用廉价的葡萄糖合成γ-氨基丁酸的重组钝齿棒杆菌,将来自于植物乳杆菌γ-氨基丁酸合成途径的关键酶谷氨酸脱羧酶基因(lpgad)在产谷氨酸菌株钝齿棒杆菌中进行整合表达,实现葡萄糖到GABA的一步法生产.[方法]运用PCR技术扩增得到带有tac启动子的谷氨酸脱羧酶基因tacgad.通过重叠PCR的方法获得钝齿棒杆菌精氨酸合成途径关键酶N-乙酰谷氨酸激酶(NAGK)基因内部缺失型基因△argB.利用自杀载体pK18mobsacB构建同源整合载体pK18-△argB::tacgad,以△argB的上下游序列为同源臂,通过两次同源重组将tacgad基因整合到钝齿棒杆菌基因组,同时将NAGK基因argB灭活,利用蔗糖致死基因sacB反向筛选标记筛选得到谷氨酸脱羧酶的重组钝齿棒杆菌C.crenatum △argB::tacgad.重组钝齿棒杆菌以葡萄糖为底物进行发酵,测定GABA含量.[结果]重组菌C.crenatum △argB::tacgad成功表达谷氨酸脱羧酶,同时阻断了精氨酸合成途径对谷氨酸到GABA代谢途径的竞争,粗酶液基本检测不到NAGK活性,发酵液无精氨酸合成.通过96 h发酵,重组菌可积累约8.28 g/L的GABA.[结论]本研究通过将谷氨酸脱羧酶基因定向整合到钝齿棒杆菌精氨酸合成途径的关键酶基因argB内部,成功表达谷氨酸脱羧酶的同时阻断竞争途径精氨酸的合成.本研究为实现直接利用葡萄糖合成GABA的一步法生产奠定了基础.     

钝齿棒杆菌GlnK在氮代谢调控及L-精氨酸合成中的功能

【目的】钝齿棒杆菌是重要的氨基酸生产菌株,本研究针对氮代谢PⅡ信号转导蛋白GlnK展开相关功能研究,分析其在钝齿棒杆菌氮代谢调控及L-精氨酸合成中的作用。【方法】以GlnK蛋白为研究对象,通过基因敲除等遗传方法获得过表达、敲除及敲弱glnK的重组钝齿棒杆菌,研究GlnK对NH_4~+吸收的影响,通过RT-qPCR和酶活测定,从转录水平和蛋白水平上揭示GlnK对氮代谢和L-精氨酸合成相关基因表达水平及酶活的影响,通过5-L发酵罐发酵产L-精氨酸研究GlnK对L-精氨酸合成的影响。【结果】过表达glnK能明显促进NH_4~+的吸收,而敲除glnK后则会抑制NH_4~+的摄取;RT-qPCR和酶活测定发现,相比于野生型菌株Cc5-5,glnK过表达菌株Cc-glnK中与铵吸收相关的基因,表达量平均上调约4.58倍,L-精氨酸合成基因簇中基因的表达水平平均上调1.50倍。Cc-glnK中氮代谢相关蛋白的酶活平均提高46.97%;L-精氨酸合成途径上7个关键酶的酶活平均提高30.00%;5-L发酵罐发酵各重组菌株结果表明,Cc-glnK菌株的产量可达49.53 g/L,产率为0.516 g/(L·h),相比于出发菌株Cc5-5,其L-精氨酸产量提高了28.65%。【结论】过表达GlnK能促进NH_4~+的吸收及利用,并通过影响L-精氨酸合成途径上关键基因的表达水平,提高关键酶的酶活,最终提高L-精氨酸的产量。本研究为后续探索钝齿棒杆菌氮代谢调控机制及代谢工程改造钝齿棒杆菌生产L-精氨酸提供了一种新的策略。     

禽致病性大肠杆菌gspL基因缺失株构建及生物学特性

【目的】研究gsp L基因缺失对禽致病性大肠杆菌(Avian pathogenic Escherichia coli,APEC)生物学特性的影响。【方法】利用Red重组方法构建禽致病性大肠杆菌DE17株的gsp L缺失株;分析野生株与缺失株的生长特性、黏附和入侵DF1细胞的差异;采用荧光定量PCR的方法比较野生株和缺失株毒力基因转录水平的变化;比较野生株与缺失株的半数致死量(LD50)差异。【结果】gsp L缺失不影响DE17的生长特性,但其黏附和入侵DF1细胞能力显著下调。荧光定量PCR检测结果表明,缺失株毒力基因lux S,pfs,fyu A和iss转录水平明显上调,tsh的转录水平明显下调,而vat,ibe A,stx2f和omp A的转录水平无显著变化;LD50检测结果表明,缺失株比野生株毒力增强了12倍。【结论】gsp L基因的缺失不影响禽致病性大肠杆菌的生长特性,但能减弱其黏附和入侵能力,且可以正调控禽致病性大肠杆菌部分毒力基因的转录水平,推测gsp L基因可能与APEC对宿主的致病性有关。     

γ-谷氨酰激酶基因敲除对产L-精氨酸钝齿棒杆菌8-193 生理代谢的影响

摘要:【目的】为了阻断L-精氨酸合成的前体物L-谷氨酸的分支代谢途径,增加L-精氨酸合成的代谢流,构建钝齿棒杆菌8-193(Corynebacterium crenatum 8-193)γ-谷氨酰激酶( EC:2.7.2.11,γ-glutamyl kinase) 基因proB 敲除的菌株,并研究proB 基因敲除对菌株生理特性的影响。【方法】运用PCR 技术分别扩增proB 基因的上游和下游序列,构建带有内部缺失的proB 基因的敲除载体。经过两次同源重组,敲除C．crenatum 8-193 的pro     

RsbV基因缺失对单核细胞增生李斯特菌毒力的影响

[目的]探讨RsbV基因缺失对单核细胞增生李斯特菌(LM)毒力的影响.[方法]运用基因重叠延伸PCR( SOE-PCR)技术扩增出LM-XS5野毒株的RsbV基因缺失片段,然后用同源重组方法构建RsbV基因缺失株;通过肝脾细菌计数、LD50的测定和毒力基因转录水平的检测(qRT-PCR),研究LM野毒株和缺失株在毒力上的差异.[结果]RsbV基因缺失株LD50是野毒株的104倍(P＜0.01);缺失株在小白鼠肝和脾内的载菌量均明显减少(P＜0.05);实时荧光定量PCR检测结果发现,缺失株4个毒力因子的表达水平均显著低于野毒株(P＜0.05);缺失株免疫小白鼠后对野毒株的攻毒具有良好的免疫保护作用.[结论]RsbV对LM的4个毒力基因inlA、LLO、PlcA和PrfA的表达具有调控作用;RsbV基因缺失株毒力明显减弱,但仍保留了较强的免疫原性.     

单增李斯特菌二硫键形成蛋白DsbG介导酸耐受及鞭毛运动性调控北大核心

【目的】本研究旨在通过构建单增李斯特菌(Listeria monocytogenes)二硫键形成蛋白编码基因dsbG缺失株和回补株,探究该蛋白在酸耐受和鞭毛介导的运动性中发挥的生物学功能。【方法】利用同源重组方法构建单增李斯特菌dsbG缺失株和回补株,比较野生株和突变株在不同pH梯度培养基条件下的生长速率和存活率;通过实时荧光定量PCR方法,比较致死酸应激条件下野生株和缺失株酸耐受基因转录水平。通过半固体培养基、荧光定量PCR方法和鞭毛负染色透射电镜观察,比较野生株和突变株的运动能力、鞭毛相关基因转录水平变化和鞭毛形态差异。【结果】与野生株相比,dsbG缺失株的生长能力和速率差异不显著;在pH 3.5(盐酸和柠檬酸)培养条件下,存活率显著降低;精氨酸合成途径基因argD和argF转录水平分别下调2.4和3.7倍。同时,dsbG缺失株的运动能力减弱,且鞭毛形成相关的flaA、flgB和flgD等基因转录水平显著下调(分别为29.7、6.7和6.9倍),鞭毛形成能力减弱。【结论】本研究首次证实了单增李斯特菌二硫键形成蛋白DsbG能感应低pH应激,并形成耐受;证实了DsbG通过调控鞭毛相关基因的转录进而影响细菌的鞭毛形成和运动性。本研究有助于深入了解二硫键形成蛋白家族介导单增李斯特菌环境适应的分子机制,为食源性致病菌的防控提供理论基础。     

谷氨酸棒杆菌1dh基因的敲除

谷氨酸棒杆菌中ldh基因编码乳酸脱氢酶,可催化丙酮酸转化生成乳酸.利用重叠延伸PCR的方法,获得中间缺失部分序列的dldh基因片段,将其与载体pk 18mobsacB连接,转化大肠杆菌感受态,筛选出阳性转化子后,转化谷氨酸棒杆菌ATCC 13032感受态细胞.分别在卡那霉素抗性平板及10％蔗糖平板上进行两次筛选,利用PCR方法鉴定,成功获得ldh基因缺失的谷氨酸棒杆菌突变株ATCC 13032-(4)ldh.应用荧光定量PCR检测,ATCC 13032-(z)ldh中的ldh基因在转录水平与野生型菌株ATCC 13032相比,相对表达量为O.ldh基因的敲除对菌株的生长造成了一定的影响.     

单核细胞增多性李斯特菌谷胱甘肽合成酶调控鞭毛形成研究

[目的] 本试验旨在构建单核细胞增多性李斯特菌谷胱甘肽合成酶基因gshF缺失株和互补株并研究其在细菌运动和鞭毛形成中的调控作用。[方法] 采用同源重组的方法构建得到gshF缺失株后,测定野生株及缺失株的运动性和体外生长能力;同时利用荧光定量PCR方法检测gshF缺失株中鞭毛相关基因转录水平的变化。[结果] 缺失gshF后细菌在体外培养基中的生长能力未受影响,但缺失株的运动性及鞭毛形成能力显著降低。此外,缺失株中鞭毛形成重要调控基因gmaR以及鞭毛结构元件基因flaA的转录水平显著低于野生株,而其他鞭毛相关基因的转录水平变化不明显。[结论] 研究首次表明单增李斯特菌谷胱甘肽合成酶通过调控鞭毛重要基因的转录进而影响细菌的运动性和鞭毛形成,研究有助于深入理解重要食源性胞内菌通过精确调控鞭毛形成以适应外界和宿主环境的分子机制。     

黄脂菌素生物合成基因簇中调控基因xanR3的功能

【目的】研究黄脂菌素产生菌灰黄链霉菌中编码ArsR家族转录调控蛋白(Arsenical resistance regulator)的xanR3基因的功能。【方法】利用大肠杆菌和链霉菌双亲本接合转移的方法,构建xanR3基因缺失突变株及回补突变株。利用cDNA在相邻同方向的基因间隔区进行PCR确定黄脂菌素生物合成基因簇中的转录单元。利用荧光定量RT-PCR方法进行突变株中黄脂菌素生物合成基因簇转录水平的检测。【结果】对得到的xanR3基因缺失突变株及回补突变株进行发酵,发现xanR3基因缺失突变株产黄脂菌素能力下降,回补菌株中黄脂菌素产量相比缺失突变株有一定程度的恢复,但仍未达到野生型水平。经鉴定,黄脂菌素生物合成基因簇中共有18个共转录单元,其中4个共转录单元在?xanR3突变株中转录水平明显下降。【结论】ArsR家族转录调控基因xanR3是黄脂菌素生物合成的正调控基因。     

卡西霉素生物合成基因簇中调控基因calR1的功能

【背景】卡西霉素(calcimycin)是重要的离子载体抗生素,其生物合成基因簇已从教酒链霉菌NRRL3882的基因组DNA中成功克隆,但基因簇内的部分生物合成基因及调控基因的功能有待研究。【目的】研究卡西霉素产生菌教酒链霉菌NRRL3882中编码TylR家族同源转录调控蛋白的calR1基因的功能。【方法】通过PCR-targeting的方法,构建calR1基因敲除突变株及回补菌株,对突变菌株及回补菌株进行发酵,通过HPLC分析其代谢产物。利用荧光定量PCR检测ΔcalR1突变菌株和野生菌株的生物合成基因转录水平。【结果】calR1基因敲除突变株丧失产生卡西霉素的能力,但仍有中间产物噻唑霉素的积累,回补菌株中卡西霉素的产量有一定程度的恢复。RT-qPCR结果表明,卡西霉素合成相关的一些重要基因calC、calG、calU3等基因的表达量明显改变。【结论】TylR家族转录调控基因calR1是卡西霉素生物合成的调控基因。     

钝齿棒杆菌N-乙酰谷氨酸激酶基因的克隆、序列分析及表达

以钝齿棒杆菌(Corynebacterium crenatum)野生株AS 1.542及产精氨酸突变株971.1的基因组为模板,用PCR方法扩增出N-乙酰谷氨酸激酶基因(argB)片段。核酸序列分析结果表明,该片段全长1505bp,包含一个ORF,推测此ORF区编码一条317个氨基酸的多肽,分子量为33.6kDa。C.crenatum野生株AS 1.542与突变株971.1的argB基因序列比较,发现只在结构区有一个核苷酸的差别但没有引起氨基酸变化。野生株AS 1.542argB基因的编码区核苷酸序列与C.glutamicumATCC 13032、Corynebacterium efficiensYS-314和Escherichia colik12的同源性分别是99.89%、76.62%和37.94%,而氨基酸同源性分别是100%、78.55%和25.25%。在C.crenatum argB基因上游存在启动子区域。经IPTG诱导该基因在棒杆菌中得到有效表达,野生株AS 1.542为宿主的重组子酶活明显提高。突变株971.1为宿主的重组菌酶活提高一倍,精氨酸积累提高约25%。     

金霉素生物合成基因簇中调控基因ctcB的功能

【目的】研究金霉素产生菌中SARP家族转录调控基因ctc B的作用。【方法】利用大肠杆菌、链霉菌的属间接合转移和同源重组双交换的方法,构建ctc B基因缺失突变株。通过c DNA在相邻同转录方向的基因间隔进行PCR验证,确定金霉素生物合成基因簇中的转录单元。利用荧光定量RT-PCR方法进行突变株金霉素生物合成基因簇的转录水平检测。随后,生物信息学预测分析了金霉素生物合成基因簇内Ctc B与DNA的结合位点。【结果】获得了ctc B基因缺失的双交换突变株。发酵结果显示,该突变株失去产生金霉素与四环素的能力。金霉素生物合成基因簇内有6个共转录单元,其中4个共转录单元在ctc B基因缺失突变株中转录水平明显下降。软件分析预测到一致性较高的Ctc B结合重复序列。【结论】ctc B正调控金霉素生物合成结构基因ctc G-D、ctc H-K、ctc N-P、ctc W-T 4个转录单元和ctc Q,为进一步研究ctc B调控机制奠定了基础。     

肠侵袭性大肠杆菌tatABC基因缺失株的生物学特性

[目的]研究双精氨酸运输系统(Tat)与肠侵袭性大肠杆菌(EIEC)生物学特性之间的关系.[方法]通过同源重组的方法,构建EIEC的tatABC基因缺失菌株以及互补菌株,并探索其对细菌形态、底物转运功能以及对HeLa细胞和豚鼠角膜侵袭力的影响.[结果]TatABC基因缺失株细菌形态变化明显,底物转运功能丧失,细菌侵袭力也显著减弱(缺失株侵入HeLa细胞数量明显减少,致豚鼠角膜病变能力明显减弱),而互补菌株在上述方面较接近野生株.[结论]EIEC的Tat蛋白运输系统与EIEC的生物学特性有密切关系.     

proC及putP基因的敲除对钝齿棒杆菌产L-精氨酸生理代谢的影响

为了选育精氨酸高产菌株,基于谷氨酸棒杆菌的基因组尺度代谢网络模型的指导,以钝齿棒杆菌(Corynebacterium crenatum)MT-M4为出发菌株,通过基因敲除技术构建了pro C和put P敲除菌株。摇瓶发酵结果表明,pro C敲除菌株精氨酸产量达到9.94g/L,较出发菌株提高了15.90%,葡萄糖转化率提高了26.02%。由于其生长受到明显抑制,因此在发酵液中外源添加24mmol/L的脯氨酸,结果发现其精氨酸产量达到12.22g/L,且菌株恢复生长。put P敲除菌株精氨酸产量达到12.23g/L,较出发菌株提高了42.70%,葡萄糖转化率提高了49.31%。以上结果显示,put P的敲除比pro C的敲除更有利于精氨酸的合成,put P的敲除对菌株的生理代谢基本无影响且无需外添加脯氨酸。     

铜绿假单胞菌pfm基因对三型分泌系统效应蛋白的影响

[目的]检测铜绿假单胞菌基因pfm对三型分泌系统效应蛋白的影响.[方法]构建pfm基因互补菌株pfmC.提取野生株PAO1、敲除株Δpfm和互补株pfmC的RNA,利用Real-time PCR从转录水平检测效应蛋白ExoS、ExoT和ExoY转录水平的变化.以ExoS为代表,检测细胞内和分泌到细胞外效应蛋白的含量.收集铜绿假单胞菌PAO1、Δpfm和pfmC菌体内和分泌到细胞外的总蛋白,利用ExoS多克隆抗体进行Western杂交,特异检测ExoS的蛋白水平.[结果]与野生型相比,Δpfm中exoS、exoT和exoY转录水平明显降低,而pfmC中这3个蛋白的转录水平得到回补.Δpfm菌体内和分泌到细胞外的ExoS量均明显低于野生株PAO1,pfmC细胞内和细胞外分泌的ExoS蛋白量均得到恢复.[结论]铜绿假单胞菌基因pfm会影响三型分泌系统效应蛋白的水平.     

禽多杀性巴氏杆菌C48-3株ompH基因敲除突变株的构建及其生物学功能

[目的]探讨ompH基因在禽多杀性巴氏杆菌致病过程中的作用.[方法]利用同源重组原理构建中间为四环素抗性基因,两侧为ompH基因上下游同源序列同源的敲除载体pWSK29△ompH,将敲除载体电击转入C48-3株感受态细胞中,通过四环素抗性和菌落PCR筛选ompH基因的敲除突变株,并通过组合PCR、逆转录PCR和DNA测序对突变株进行验证.用生物学功能实验比较野生株、互补株和突变株在生长速率、荚膜结构、粘着能力和致病性等方面的差异.[结果]组合PCR、逆转录PCR和DNA测序结果证实ompH基因的敲除突变株C48-3△ompH构建成功,电镜观察结果证实ompH基因的缺陷影响细菌的荚膜合成能力,粘附实验结果显示与野生株C48-3和互补株C48-3C相比突变株C48-3△ompH对CEF细胞的粘附能力显著降低(P＜0.01),而小鼠毒力实验结果表明突变株C48-3△ompH的致病性相对减弱.[结论]本实验构建的突变株C48-3△ompH,为进一步研究多杀性巴氏杆菌的致病机理奠定基础.     

木糖异构酶基因xylA表达载体构建

以大肠埃希菌MG1655的基因组为模板,通过PCR扩增获得木糖异构酶基因xylA。利用敲除编码对基因转录起负调控作用的lacIq基因的大肠埃希菌/谷氨酸棒杆菌穿梭质粒pEC-XK99E,酶连后转化大肠埃希菌BL21和谷氨酸棒杆菌ATCC 13032。成功构建出了具有大肠埃希菌BL21表达活性的木糖异构酶表达载体pEC(lacI-)-xylA。     

2型猪链球菌MocR家族转录调控因子SSU0562基因敲除突变体的构建及毒力分析

目的:构建2型猪链球菌强毒株05ZYH33中MocR家族转录调控因子SSU0562基因敲除的突变株,探索SSU0562基因缺失对细菌基本生物学特性和毒力的影响。方法:构建左右两侧为SSU0562基因上下游的同源序列,中间部分为壮观霉素抗性基因(Spcr)的基因敲除质粒,通过同源重组的方法筛选SSU0562基因敲除突变株Δ0562。对突变株与野生株的基本生物学特性进行系统的比较分析,并且将小鼠作为动物感染的模型来研究突变株的毒力。结果:组合PCR的分析及基因测序结果均表明Spcr完全取代了S.suis2中SSU0562基因位点,表明基因敲除突变体Δ0562构建成功,反转录PCR(RT-PCR)证实了突变株Δ0562中SSU0562基因在转录水平的缺失;在溶血活性、生长速率及对小鼠的致病力方面,突变株Δ0562与野生株05ZYH33相比均无显著差别,然而革兰染色实验显示突变株Δ0562的成链能力明显减弱。结论:猪链球菌强毒株05ZYH33的毒力并未因SSU0562基因的缺失而发生显著性改变,表明SSU0562基因并非猪链球菌的毒力决定因子,但很有可能参与猪链球菌成链能力的调控。