细菌毒素-抗毒素系统的研究进展

毒素-抗毒素系统(toxin-antitoxin system,TA)由两个共表达的基因组成,其中一个基因编码不稳定的抗毒素蛋白(antitoxin),另一个基因编码稳定的毒素蛋白(toxin).毒素-抗毒素系统最早发现于一些低拷贝的质粒,用来维持低拷贝质粒在菌群中的稳定存在.随后的研究表明,毒素-抗毒素系统广泛存在于细菌,包括一些致病菌的染色体上.在营养缺乏等不良生长条件下,由于基因表达的抑制和蛋白酶的降解作用,不稳定的抗毒素蛋白减少,从而产生游离的毒素蛋白,导致细菌的生长抑制和死亡.毒素-抗毒素系统的生理功能目前还存在争议,有学者认为细茼染色体上的毒素-抗毒素系统可以在不良生长状况下介导细菌的死亡,即细茼程序性细胞死亡(baeterial programmedcell death).但也有证据显示,毒素-抗毒素系统的功能更偏向于应激状态下的生理调节方面,即只起应激状态下的抑菌作用而不是杀菌作用.对细菌生长调控中毒素-抗毒素系统的作用机理进行综述,并探讨毒素-抗毒素系统研究的理论和应用价值.     

原核生物Ⅶ型毒素-抗毒素系统研究进展北大核心

毒素-抗毒素(toxin-antitoxin,TA)系统是普遍存在于细菌、古细菌及原噬菌体中的遗传元件,通常由分别编码毒素和编码抗毒素的基因组成。毒素在细菌细胞中较为稳定,而抗毒素则容易被降解。大多数毒素为蛋白并具有酶的活性,通过影响蛋白质的翻译、DNA的复制等重要生命活动从而对细菌产生毒性,抑制细菌生长。抗毒素为蛋白质或非编码RNA,通过极其多样的方式,中和毒素的毒性。目前发现TA在调控质粒拷贝数、流产性感染、生物被膜的形成等过程中发挥着重要作用。随着研究的不断深入,新型TA不断被发现,极大地促进了我们对于TA的认识。目前TA已经扩展到I‒Ⅷ型,本文总结了近期发现的新型TA,并重点介绍了最新发现的Ⅶ型TA及其特殊的中和机制。由于TA与病原微生物的致病性密切相关,因此,深入研究这些TA可以为耐药微生物的治疗提供新的靶点。     

副溶血弧菌染色体上毒素-抗毒素系统YefM-YoeB的鉴定

【背景】副溶血弧菌是一种重要的食源性病原菌,给公众健康带来严重危害。毒素-抗毒素系统广泛存在于细菌和古生菌基因组中,具有重要的生物学功能。【目的】在副溶血弧菌中鉴定新的毒素-抗毒素系统,为从毒素-抗毒素系统角度探讨该菌致病性和耐药性的分子机制奠定基础。【方法】通过在线工具预测副溶血弧菌染色体上的假定II型毒素-抗毒素系统;通过生长曲线分析和稀释点板实验检测假定毒素对大肠杆菌的毒性作用及相应抗毒素的抗毒性作用;通过反转录PCR确定毒素和抗毒素基因是否共转录;通过生物信息学分析确定新鉴定毒素-抗毒素系统的同源蛋白;通过LacZ报告实验确定抗毒素及毒素-抗毒素复合物对自身启动子的调控作用。【结果】副溶血弧菌染色体中编码6个假定II型毒素-抗毒素系统;基因vp1820的表达产物(VP1820)对大肠杆菌具有杀菌活性,vp1821的表达产物(VP1821)能中和VP1820的毒性;基因vp1821和vp1820共转录;vp1821-vp1820编码YefM-YoeB毒素-抗毒素系统;抗毒素YefM正调控启动子,YefM-YoeB复合物负调控启动子。【结论】在副溶血弧菌中鉴定了一个新的II型毒素-抗毒素系统,即YefM-YoeB,为进一步研究该系统对副溶血弧菌致病性和耐药性的影响奠定了基础。     

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,TA)由具有杀菌或抑菌作用的毒素和能中和毒素毒性的抗毒素组成,在细菌和古菌的染色体和可移动遗传元件中分布广泛。TA系统具有结构和功能的多样性,目前分为八大类型(Ⅰ-Ⅷ型)。研究发现TA系统与细菌生物膜的形成、细菌毒力、耐药性细菌感染、质粒拷贝数的调控及原噬菌体切离后在细胞中的稳定维持等相关。文章综述了近年来TA系统的最新分类、TA系统的功能及抗毒素的其他调控功能等进展,并对TA领域的应用做了简要描述。     

环状RNA翻译在癌症中的研究进展

环状RNA是一类有着独特环状结构的非编码RNA,它在生物体内有微小RNA分子海绵、蛋白质脚手架、调控基因转录、调控可变剪接、进入外泌体等多种经典功能机制。虽然环状RNA被定义成一种非编码RNA,但随着生物信息学和翻译组学的发展与应用,越来越多的研究发现,环状RNA是能够被翻译的。该文介绍了现在主要的环状RNA翻译的调控机制,总结了目前研究环状RNA翻译的常用数据库,汇总了环状RNA翻译的蛋白质和多肽在癌症中的最新发现,讨论了环状RNA翻译的应用前景和问题,旨在促进发现更多由环状RNA编码的与肿瘤相关的蛋白质和多肽。     

长非编码RNA在基因调控和肿瘤形成中的作用

哺乳动物中,只有小部分基因转录成为编码蛋白质的RNA,大量的基因则转录为不能编码蛋白质的RNA,即ncRNA。长非 编码RNA(lncRNAs)是分子长度在200-100000 nt 之间的一类ncRNA。lncRNAs 的数量超过蛋白质编码基因的数量。目前,对长非 编码RNA(lncRNAs)的生物学特性,转录调控以及其在肿瘤发生发展中的作用机制的研究任然是RNA研究的热点。lncRNAs 通 过控制染色质重塑,转录调控和录转录后调控而在基因的转录调节中发挥了重要作用。lncRNAs 与多种肿瘤相关,并且在抑制因 素和促进因素中都具有重要的作用。众多文献报道的结果表明lncRNAs 参与调控基因表达,在正常细胞与肿瘤细胞的转换中起 到至关重要的作用。     

RNA在RNA剪接中的功能：从催化到调控

对非编码RNA功能的认识是后基因组时代的一个研究焦点,本文主要介绍非编码RNA在RNA剪接中的催化和调控功能。在RNA加工过程中,三大类内含子的剪接都是由RNA成员主导。其中Ⅰ型和Ⅱ型内含子能催化自身的切除和外显子连接反应;而核mRNA内含子的剪接则由剪接体里的小核RNA主导。Ⅰ型和Ⅱ型内含子存在于细菌、低等真核细胞和植物的细胞器内;而真核细胞的核编码蛋白质基因内全部是核mRNA内含子,并且其数目随生物体的复杂性而显著升高。一个多内含子前体mRNA通过选择性剪接产生多种,甚至上万种不同的mRNA和蛋白质,对蛋白质组的复杂度和时空表达调控至关重要。选择性剪接调控由剪接调控蛋白特异识别和结合前体mRNA里所富含的顺式RNA调控元件完成的;系统认识这两者之间的对应关系是揭示基因组表达调控网络的一把钥匙。     

毒素-抗毒素系统的调控、生理功能及应用

毒素-抗毒素（toxin-antitoxin,TA）系统是由抗毒素及其同源毒素组成的小遗传元件,毒素可以抑制细胞生长或诱导细胞死亡,抗毒素则可以中和毒素的毒性。根据TA系统的组成和抗毒素的作用方式,TA系统可分为Ⅰ~Ⅷ型共八类,其中Ⅱ型TA系统存在最广泛,调控机制研究得最清楚。TA系统可以维持质粒等遗传元件的稳定性,同时在压力应激、促进生物膜形成、维持细菌致病力、抗噬菌体等方面都扮演着重要角色。研究TA系统的调控与生理功能能丰富人们对于生物多样性的认知,对于微生物资源的开发和利用具有重要的科学意义与应用价值。基于毒素和抗毒素的特点,TA系统被应用于生物医学领域和生物技术领域。本文综述了TA系统的分类、调控机制、生理功能和应用并简单描述了TA系统目前研究面临的问题和未来展望。     

植物非编码RNA的研究进展

非编码RNA(non-coding RNA, ncRNA)是一类广泛存在于多种生物体中,缺乏明确的开放阅读框,不编码蛋白质的RNA分子.目前已从部分植物中分离到一些ncRNA,它们直接以RNA分子的形式在植物体内发挥重要的调节功能,影响细胞分化和个体发育、基因转录调控、mRNA稳定性、RNA加工与修饰、信号传导、以及环境适应调节等.植物ncRNA的研究为深入了解植物的生长发育及系统进化提供了重要信息.     

细菌毒素-抗毒素系统的功能

毒素-抗毒素(Toxin-Antitoxin,TA)系统广泛存在于原核生物和古细菌的染色体和质粒中。此系统由2个共表达的基因组成,分别编码稳定的毒素蛋白和易降解的抗毒素,毒素通常发挥毒性作用抑制细菌生长,而抗毒素则可中和毒性,二者相互作用对细菌生长状态起精密调节作用。根据TA的组成和抗毒素的性质,目前已经发现有6型TA,这些TA系统在细菌中发挥的作用一直是近年来学者们研究的热点,文中对细菌TA的功能研究进展进行了综述。     

细菌II型毒素-抗毒素系统活性的调控

细菌毒素-抗毒素系统(Toxin-antitoxin system,TA)由稳定的毒素和不稳定的抗毒素构成,几乎存在于所有细菌中。已证明染色体编码的II型TA系统作为胁迫反应因子,通过毒素作用于不同的细胞靶点来调控重要的细胞活动过程,使细菌适应不同的环境胁迫。因此,毒素活性的调控是II型TA系统介导细菌适应性胁迫反应的关键。本文总结了II型TA系统毒素活性调控机制的研究进展,并介绍了作者近年来对模式蓝藻Synechocystis sp.PCC6803中II型TA毒素活性调控的研究结果。     

毒性分子-抗毒性分子系统的生物学作用研究进展

毒性分子-抗毒性分子系统(toxin-antitoxin systems,TA systems)被发现广泛存在于细菌染色体、质粒以及古细菌基因组中。TA系统是由2个基因组成的操纵子,这2个基因分别编码稳定的毒性分子和不稳定的抗毒性分子。毒性分子总是蛋白质,抗毒性分子可能是蛋白质或RNA。因此,根据抗毒性分子的性质和作用方式的不同可将TA系统家族分为5种类型。Ⅰ型和Ⅲ型的抗毒性分子是RNA,能抑制毒性分子的合成或者与其隔离;II、IV和V型的抗毒性分子是蛋白质,能隔离、平衡毒性分子作用或抑制其合成。TA系统具有多种生物学功能。目前研究表明,TA系统可能在细菌应激应答、程序化细胞死亡、多重耐药的形成、防止DNA入侵、稳定大基因组片段等方面有重要的作用。     

毒素蛋白基因mazF在基因修饰系统中的应用进展

毒素-抗毒素系统(Toxin-antitoxin system,TA系统)存在于大部分细菌中。mazEF是大肠杆菌中一种毒素-抗毒素系统。毒素基因mazF编码的MazF毒素蛋白可以特异性地剪切自由mRNA的ACA序列,从而抑制蛋白合成、引起细胞生长停滞;近些年,许多学者利用mazF基因作为反向筛选标记对不同种微生物建立了无标记或无痕的基因修饰系统,并实现了不同菌株的基因组修饰。主要综述了大肠杆菌mazF基因作为反向筛选基因的应用原理及其在不同种类微生物的基因修饰系统中的应用进展,然后对mazF基因及其他毒素基因在基因修饰系统中的应用进行了展望。     

功能RNA分子的构建、表达及其在基因功能鉴定中的应用

人工构建的siRNAs、aptazymes、maxizymes以及intramers等功能RNA分子,可以在mRNA或蛋白质水平上调控基因的功能.功能RNA分子可在活体内或转基因模式动、植物中抑制目标基因的表达,使目标基因和蛋白质功能丧失,进而引起表型变异.胞内表达的活性RNAs可作为有效的研究工具应用于基因及其编码蛋白的功能鉴定,并在药物开发和人类疾病治疗上有潜在的应用前景.     

蓝细菌PCC6803染色体上的一对毒素-抗毒素基因的鉴定

大肠杆菌细胞染色体上毒素－抗毒素系统(TA, toxin-antitoxin system)基因参与环境胁迫诱导的细胞死亡或生长抑制。在蓝细菌PCC6803染色体上开放阅读框ssr1114和slr0664具有与TA系统相同的遗传结构, slr0664编码产物与RelBE毒素－抗毒素系统中的毒素蛋白RelE同源, 但没有发现有与ssr1114编码产物同源的蛋白。为证明slr0664和ssr1114表达产物的毒性和抗毒性作用, 构建了含有乳糖诱导调控的启动子和阿拉伯糖诱导调控的启动子的表达调控系统, 将slr0664基因编码序列置于Plac启动子控制下, ssr1114编码序列置于PBAD启动子控制下, slr0664诱导表达产物对细胞具有毒性作用, ssr1114诱导表达产物具有抗slr0664表达产物的毒性作用。提示slr0664为毒素基因, ssr1114为抗毒素基因, 二者组成一个TA系统, 但其有关特性和功能尚待进一步证明。     

结核分枝杆菌中毒素-抗毒素系统的鉴定

【目的】鉴定结核分枝杆菌基因组上MazF同源蛋白基因与其上游基因是否组成毒素-抗毒素系统,阐明毒素蛋白的作用机理,并初步探讨毒素-抗毒素系统在营养缺乏时的表达调控。【方法】在大肠杆菌和耻垢分枝杆菌中将MazF同源蛋白单独表达或与其对应的抗毒素蛋白共同表达,鉴定MazF同源蛋白对细菌生长的抑制作用以及其对应的抗毒素蛋白能否消除这种生长抑制;通过体外RNA切割实验,检测MazF同源蛋白是否具有RNA切割活性;检测正常生长条件下和饥饿条件下毒素-抗毒素系统的启动子活性,探讨其在应激条件下的表达调控。【结果】结核分枝杆菌MazF同源蛋白中,Rv0659c、Rv1495和Rv1942c不具有抑制细菌生长的毒素蛋白活性,Rv1991c、Rv2801c、Rv1102c和mtPemK能够抑制细菌生长,而且它们的抑制作用可以分别被其对应的抗毒素Rv1991a、Rv2801a、Rv1103c和mtPemI解除。Rv1991c、Rv2801c和Rv1102c具有RNA切割活性,mtPemK则不能切割RNA。Rv1991a-1991c和Rv2801a-2801c系统的启动子在饥饿条件下活性显著升高。【结论】结核分枝杆菌基因组上Rv1991a-1991c、Rv2801a-2801c、Rv1103c-1102c和mtPemI-mtPemK是毒素-抗毒素系统。毒素蛋白Rv1991c、Rv2801c和Rv1102c通过切割RNA发挥抑菌或杀菌活性,mtPemK具体作用机理目前还不清楚。Rv1991a-1991c和Rv2801a-2801c系统可能参与结核分枝杆菌在营养匮乏条件下的生长调控。     

RNA干扰在肿瘤基因研究中的应用进展

RNA干扰是真核生物基因转录后水平的一种表达调控机制,它通过内源性或外源性的ds RNA介导细胞内靶标m RNA发生特异性降解或翻译抑制,从分子水平影响靶标基因的表达。该技术不仅广泛用于肿瘤基因结构与功能的探索研究,也为肿瘤基因靶向特异性治疗提供了新的技术手段。本文就RNA干扰的原理和特点,合成方法,以及目前RNA干扰在肿瘤基因研究中的应用方法及情况进行综述。     

长非编码RNA研究进展

长非编码RNA是指一类长度大于200个核苷酸、不编码蛋白质的非编码RNA.越来越多的研究表明,人类基因组中高达90%的非编码蛋白质的区段同样具有重要作用,而不是所谓的"转录噪声".针对长非编码RNA的功能研究表明,其在转录起始的调控、转录及转录后的调控中均发挥着重要作用,因而影响着各种各样的生物学过程.本综述围绕近几年长非编码RNA的研究成果,总结了长非编码RNA的起源与进化、新型的长非编码RNA类型、典型的长非编码RNA作用机制以及长非编码RNA在发育与细胞重编程过程中的研究,同时也概述了长非编码RNA与表观遗传调控和癌症的关系以及长非编码RNA研究的相关技术.系统发现长非编码RNA并阐明其功能机制,将对现代生命科学具有重大的意义.     

乙酰基转移酶毒素SsGNAT影响猪链球菌的黏附能力

【目的】猪链球菌(Streptococcus suis)是一种重要的人畜共患病病原，本研究旨在鉴定猪链球菌乙酰基转移酶毒素类毒素-抗毒素系统，并对其毒素功能进行分析，探讨猪链球菌毒素-抗毒素系统在细菌感染过程中发挥的作用。【方法】前期预测猪链球菌血清型5型菌株HN105基因组中假定的Ⅱ型毒素-抗毒素系统。进一步鉴定毒素-抗毒素系统的活性并分析该毒素-抗毒素系统的遗传进化关系；运用Westernblotting揭示毒素在猪链球菌内的表达情况。同时以HN105为亲本株，构建毒素缺失株、抗毒素缺失株以及毒素-抗毒素缺失株，研究该系统对猪链球菌黏附能力、生物被膜形成能力、抗吞噬与胞内存活能力的影响。【结果】预测并鉴定出猪链球菌血清型5型菌株HN105基因组中DF184＿RS00980-DF184＿RS00985编码的乙酰基转移酶(Gcn5-related N-acetyltransferase,GNAT)毒素类毒素-抗毒素系统，根据保守结构域将该系统命名为SsMarR-SsGNAT。SsGNAT毒素在大肠杆菌(Escherichia coli)的周质间隙发挥毒性作用，且抗毒素可以中和毒素的毒性...     

长链非编码RNA的生物学功能和研究方法

长链非编码RNA(long-noncoding RNA,lncRNA)是一类长度大于200nt的非编码RNA(noncoding RNA,ncRNA),不具有编码蛋白质的功能,直接以RNA的形式发挥作用,以诱饵分子、信号分子、引导分子和支架分子的方式在转录水平和转录后水平调节蛋白质编码基因的表达,参与细胞分化和个体发育等生命过程。lncRNA存在普遍的转录现象,但与蛋白质编码基因相比表达水平较低。基因组测序结果显示生物体内仅有少量的编码基因,绝大部分基因以非编码的形式存在于动物和植物体内起调控作用。近年来以miRNA和siRNA为代表的ncRNA的研究已经取得了丰硕的成果,而lncRNA的研究才刚刚开始,但是已经有研究表明lncRNA有广泛的生物学功能,如染色体修饰、X染色体沉默、干扰或激活转录和核内运输等。以转录组测序、微阵列和荧光原位杂交为代表的研究方法也在发展完善。