组分距离方法构建基于核糖体蛋白质或氨酰tRNA合成酶的原核生物亲缘树

最近新发展的基于计算短串频度, 推断原核生物系统发生关系的K串组分距离方法, 以整个蛋白质组作为数据集. 采用每个物种的全部核糖体蛋白质或氨酰tRNA合成酶, 得到一致结果. 已知后一组蛋白质在单个使用时, 产生彼此不同的进化树. 我们构建进化树不需做任何序列联配, 所得亲缘树包括16个古细菌、105个细菌和2个真核生物. 大部分低层分支与《伯杰系统细菌学手册》(第2版), 即2003年第4次发布的细菌系统分类大纲相一致, 而且对高层分支关系给出一些建议.     

关于用暂定名称记载未完全描述的原核生物的建议及讨论

由于单个原核生物为人类肉眼所不可见,人们对其分类鉴定的研究及其多样性的评估滞后于高等动植物,尤其对那些暂时还不能培养因而未获得完全描述的原核生物更为如此。另一方面,由于各种因素的影响,原核生物与其他生物一样,其多样性正面临不断增加的威胁[1]。为减轻生物多样     

原核生物的碳酸酐酶

碳酸酐酶（CA）催化CO2和HCO3^-之间的相互转化反应,其显著特征是存在α,β,γ三种分子结构不同且独立进化的分子类别,最近的研究表明CA不仅广泛存在于真核界所有高度进化的生物体中,而且还广泛存在于古细菌界和细菌界代谢多样化的原核生物种类中,这表明该酶在原核生物中的作用比先前所认识的更广泛和更基本,鉴于CA在原核生物生理学上的重要性,有必要对近年来原核生物CA的进化分类,分子结构特性,酶学特性及其在原核生物中的分布以及可能的生理功能等方面的研究进展作一介绍。     

原核生物16S rRNA基因多重拷贝及其序列异化

核糖体小亚基RNA(16S rRNA)分子存在于所有细胞生物中,在细胞中执行恒定的功能,其分子序列既有高度保守性片段,又有相对可变性部分,因而成为研究原核生物系统发育的理想分子,其基因已成为原核生物系统分类学研究的核心标识基因。但是,近年来的大量研究表明,原核生物基因组内16S rRNA基因是多拷贝的。16SrRNA基因拷贝数在种属水平上基本是稳定的,但在更高分类阶元上则是不确定的。在拷贝数多的菌株中各拷贝间还存在差异,这种差异有时会大于不同菌株间甚至不同种间的差异。原核生物基因组内16S rRNA基因拷贝数和异化与其利用环境资源的生态策略和对环境的适应性有关。原核生物16S rRNA基因拷贝数及其异化研究对深入理解原核生物的环境生态功能具有重要意义。     

原核生物基因组DNA链组成的非对称性

迄今,已有60多个原核生物的基因组全序列被发表。我们因此有可能对它们基因组的构成有更深入的认识。绝大多数生物基因组DNA的G与C和A与T的含量相等^[1]。但是,在许多原核生物基因组的先导链和后随链内存在G与C或A与T分布的不对称(Gc shew或AT shew)、原核生物DNA链的非对称性表现在碱基、密码子和基因水平。     

激酶组学在原核生物中的研究进展

激酶组学是近年研究较多的一类组学。激酶的磷酸化在调控细胞代谢和生理进程等方面起到重要作用,但原核生物激酶组学研究存在研究时间比真核生物晚、组氨酸激酶磷酸化无法检测等问题。通常通过对真核生物中激酶的研究,可以类比到原核生物中的激酶研究。对丝氨酸/苏氨酸激酶、酪氨酸激酶、组氨酸激酶在原核生物中的研究进展进行分析,并对激酶磷酸化的研究方法进行总结,阐明了激酶在原核生物中的重要调控作用。     

原核生物与真核生物基因组的比较

本文阐述了原核生物与真核生物的区别,特别是从基因组的大小、结构、复制和转录等方面进行了比较,对中学生物教学的相关部分具参考价值,并可加深对这方面的知识的理解。     

原核生物中的类钙调蛋白

钙是重要的生命元素之一,真核生物中普遍存在介导钙信号的钙调蛋白已有深入的研究,证明钙调蛋白是细胞复杂调控系统中的一个重要成员,但是在原核生物中是否也存在类似的蛋白因子却一直说法不一.自80年代初在大肠杆菌(Escherichia coli)中首次发现类钙调蛋白(calmodulin-like-protein)以来,已在多种原核生物中陆续发现了类钙调蛋白的存在,证明其可能参与了原核生物的孢子形成,细胞分裂,生物固氮,异型胞形成和兰细菌光合作用等多种调控功能.文章综述了近年来这一领域的部分研究成果.     

原核生物毒素-抗毒素系统的研究进展

毒素-抗毒素系统(toxin-antitoxin system,简称TA系统)广泛存在于原核生物(细菌和古菌)的基因组中，通常TA系统由毒素和抗毒素两部分组成，毒素发挥毒性抑制细菌生长，抗毒素可以解除抑制，它们通过体内的调控作用来对细菌或古菌的生长活动进行调节。研究发现，TA系统根据其性质及抗毒素中和毒素的方式不同可以分为8种类型Ⅰ～Ⅷ,不同类型的TA系统之间又存在着错综复杂的交互作用，而且此系统在细菌中发挥的作用也一直是近年来学者们研究的热点。现就TA系统的最新分类、TA系统的功能以及应用作一概述。     

原核生物中小RNA的功能及研究进展

在原核生物基因组中,除了tRNA、rRNA和mRNA这3种我们很熟悉的RNA以外,目前已经知道还含有许多编码非常规调控的RNA。这些RNA的长度为50～400核苷酸,通常由原核生物的基因间区编码,但并不翻译成蛋白质,因此被称为非编码小RNA（sRNA）,简称小RNA或非编码RNA。近年来,随着生物信息学和分子生物学技术的不断发展,在原核生物体内陆续发现了上百种sRNA分子,这些sRNA分子具有多样的生物学功能,作为一类新发现的基因表达调控子已经引起了高度的重视。     

原核生物信号识别颗粒（SRP）介导蛋白识别转运途径的研究进展

SRP介导的蛋白识别转运过程首先在真核细胞中发现,作用机制已经研究清楚;而SRP在原核细胞中的发现较晚,虽然该途径主要功能蛋白的序列同真核细胞相似,进化上比较保守,但作用机制还未完全揭示,而且SRP体系在原核生物物种间有一定差别,预示着其机制既有统一性,又具有物种特异性。目前原核生物SRP途径的研究主要集中在Ffh、FtsY和4.5SRNA结构与功能,以及这一过程中能量物质GTP的代谢和作用;文章以此为着眼点,概括总结了原核生物中SRP介导蛋白识别转运的研究进展,同时简单介绍了链霉菌中SRP介导蛋白识别转运的研究近况。希望通过链霉菌的相关研究,从进化角度完善和统一原核生物SRP途径的作用机制。     

原核生物蛋白O-糖基化的研究进展

自从在原核生物中发现蛋白糖基化之后,越来越多的O-糖基化机制在不同种属的细菌中被发现。本文根据对O-寡糖基转移酶(O-oligosaccharide transferase,OTase)的依赖与否,将原核生物的O-糖基化分为OTase非依赖型和OTase依赖型,并分别对这两种糖基化机制进行了详细阐述。通过对不同的O-糖基化机制的深入了解,为以后更好地利用这些途径来合成工程化的目标糖蛋白奠定基础。     

原核生物基因组肽编码sORFs分布及功能特征

近期,从非编码RNA中发现具有肽编码能力的小开放阅读框(sORFs),激发了人们对这种长期被忽略的基因组元件的研究兴趣,sORFs迅速成为当前重点研究领域.由于表达水平及丰度低、序列短等因素,对肽编码sORFs的有效研究方法及数据资源还很缺乏,现有研究仅集中在少数真核模式生物,对自然界中广泛存在的原核生物研究非常少,肽编码sORFs的发现为目前精准背景下的基因组注释提出严峻挑战.在此背景下,本文首先系统研究了80余种不同类型原核生物中长度小于100个氨基酸的肽编码sORFs分布及功能特征,并对不同长度区间sORFs的序列组成、分布及进化特征进行了对比分析.结果表明,肽编码sORFs在原核生物基因组普遍存在,随着序列长度的降低,其序列复杂度降低,行使的生物功能也相对集中.在此基础上,进一步结合当前肽编码sORFs研究现状,深入总结了肽编码sORFs研究存在的问题及挑战,为今后肽编码sORFs研究奠定了坚实理论基础.     

Sigma因子和抗-Sigma因子在原核生物分化中的分子调控

发育分化是现代生物学一个重要的前沿研究领域。微生物的分化是指细胞的形态和功能不断趋向于不同的一系列变化,是基因转录或翻译在时空上的有序表达。在原核生物分化的分子遗传学研究中,多年来以枯草芽孢杆菌为模式材料进行了较系统的研究。近年来,链霉菌因其复杂的生命周期和产生抗生素的特点倍受青睐,而成为原核生物分化研究的更好的模式材料。原核生物分化的分子调控由多基因控制,构成复杂的分化调控网络,sigma因子和抗—sigma因子在网络中占有重要地位,它们控制分化的进程,也是目前研究基因表达调控的一个新的闪光点。     

“伯杰氏系统细菌学手册(第二版)”第5卷与我国的放线菌系统学研究

"伯杰氏系统细菌学手册"(下文简称"伯杰氏手册"),是世界各国分类学家普遍接受的学术观点的汇总,集科学性、统一性和实用性于一身。2012年5月,随着"伯杰氏手册"第二版第5卷(放线菌专刊)分A、B两册出版,这部经典巨著在Michael Goodfellow等的领导下精心组织并顺利完成。"伯杰氏手册"第5卷对放线菌分类系统做出了重大调整,正式建立了放线菌门,包括6个纲、23个目(含一个未确定目)、53个科、222个属、近3000个种,其分类阶元为细菌域、放线菌门,在门下为纲、目、科、属和种。"伯杰氏手册"收录了我国放线菌分类学研究的大量成果,这是我国四代放线菌分类学家们共同努力的结果。但需要指出的是,由于"伯杰氏手册"过于严谨、保守的著书宗旨与漫长的出版周期,对DNA基因多位点序列分析(MLSA)技术、基因芯片技术和基因组技术等在分类学领域中所做出的新研究成果采纳不足,而这部分内容或许在不久的将来会使原核生物分类学发生深刻的改变。     

昆明盐矿古老岩盐沉积中的原核生物多样性

应用PCR-DGGE和rRNA分析法研究了昆明盐矿古老岩盐沉积中的原核生物多样性。样品的细菌DGGE分析得到27条带,古菌得到18条带。样品与纯培养得到的19个属菌株的DGGE图谱对比分析发现,细菌18个属菌株,只有1个属菌株与样品中的1条带迁移位置都不一致;古菌1个属的菌株不与样品中任何条带迁移位置一致。表明纯培养所得菌株并非该环境中的优势类群。同时,建立了样品细菌和古菌的16S rDNA克隆文库,从中分别挑取36个细菌克隆和20个古菌克隆进行ARDRA分析。细菌可分为10个OTUs,其中3个OTUs是优势类群,分别占38.9%,25.0%,16.7%,其余7个OTUs各含有1个克隆。古菌分为8个OTUs,没有明显的优势类群。每个OTU的代表克隆16S rDNA序列分析表明,细菌分属3大类群:α-Proteobacteria,γ-Proteobacteria和Actinobacteria,以Pseudomonas属菌为优势,含有其它岩盐沉积中没有发现的Actinobacteria。古菌主要是Halorubrum属、Haloterrigena属菌和未培养古菌。本研究表明,昆明盐矿古老岩盐沉积具有较丰富的原核生物多样性,含有大量未知的、未培养或不可培养的原核生物,但在原核生物物种组成和丰度上,免培养与此前的纯培养研究结果存在一定差异。因此,结合使用两类方法才能较全面地认识高盐极端环境微生物的多样性。     

原核生物的蛋白质翻译后修饰

蛋白质翻译后修饰是调节蛋白质生物学功能的关键步骤之一,是蛋白质动态反应和相互作用的一个重要分子基础,同时,它也是细胞信号网络调控的重要靶点.目前,蛋白质翻译后修饰已经成为国际上蛋白质研究的一个极其重要的热点.在原核生物生命活动中,蛋白质的翻译后修饰具有十分重要的作用,如参与细胞信号传导、物质的代谢、蛋白质的降解、致病微生物的致病过程等.综述了经典原核生物蛋白质翻译后修饰的种类、机制和功能,同时介绍了最近发现的原核生物的全局性乙酰化修饰以及结核分枝杆菌中类泛素化修饰.     

浅析原核生物的两个问题

原核生物是由原核细胞构成的。主要包括 :细菌、蓝藻、原绿藻、放线菌和立克次氏体及衣原体。在原核细胞的原生质体内有 1个 DNA的区域 ,称为拟核 ,拟核没有核膜和核仁的分化 ,原生质体中只有核糖体而没有其他细胞器。那么 ,原核细胞是如何进行呼吸作用和光合作用的呢 ?下面仅就细菌和蓝藻如何进行上述生理过程做一简单分析。1　细菌的有氧呼吸众所周知 ,线粒体是真核生物进行有氧呼吸的主要场所。而细菌是原核生物 ,其细胞质中没有线粒体 ,所以 ,很多同学错误地认为细菌不能进行有氧呼吸。其实 ,多数细菌是属于好氧性的 ,即通过有氧呼吸…     

工程原核生物和酵母菌中生产单克隆抗体和抗体片段研究进展 *

抗体药物和抗体片段药物在药物市场占据了重要的地位,主要通过哺乳动物细胞系统进行生产,操作复杂并且成本高。为了能够克服哺乳动物细胞系统生产抗体药物的弊端,越来越多的抗体及抗体片段在原核细胞及酵母菌中生产,但是产率往往不高并且没有糖基化。从基因转录和翻译的优化、分子伴侣的共表达和抑制蛋白水解降解等方面概述了在原核生物表达系统及酵母菌中提高单克隆抗体和抗体片段产量的研究进展,为未来利用原核生物和酵母菌实现工业化生产单克隆抗体及抗体片段奠定基础。     

基于高通量测序的两种高寒草甸土壤原核生物群落特征研究

土壤微生物在生态系统中具有重要的生态功能,研究青藏高原高寒草甸的土壤原核生物群落组成及其主要影响因子,对揭示青藏高原独特的微生物地理区系和预测全球环境变化的影响有重要意义。利用Illumina Miseq高通量测序技术,结合分子生态网络,对青藏高原高寒沼泽化草甸和高寒草甸的土壤原核生物的群落组成特征进行了分析。结果共检测到23145个OTUs,可分为2个古细菌类群和33个已知的细菌类群;其中变形菌门、酸杆菌门、放线菌门和拟杆菌门为土壤的优势菌群,相对丰度累计超过79%;高寒草甸原核生物的多样性高于高寒沼泽化草甸,两种草甸类型原核生物群落特征具有显著差异性(P0.001)。分子生态网络分析表明,高寒草甸网络具有较长的平均路径距离和较高的模块性,使其比高寒沼泽化草甸网络更能抵抗外界环境变化,在应对气候变化时具有更高的稳定性;典范对应分析(CCA)和分子生态网络的分析结果均表明,土壤p H值是影响土壤原核生物群落特征的主要影响因子。综上所述,土壤微生物群落的组成变化对于评估其对全球气候变化的响应具有重要的指示作用,土壤原核生物群落特征在不同的高寒草甸土壤中具有显著差异,了解其变化规律和影响因子,能为高寒草甸生态系统的适应性管理和应对气候变化提供理论依据。