乳酸菌双组分信号转导系统研究进展

乳酸菌中存在着一种重要的调控机制--双组分信号转导系统,它可以通过调控乳酸菌的多种生理生化过程来适应外界环境的变化.就双组分信号转导系统的组成、作用机制以及乳酸菌中调控耐酸机制、细菌素的合成和黏性吸附等生理过程的双组分信号转导系统作一综述.     

真菌双组分信号转导系统及其抑制剂研究进展

双组分信号转导系统存在于包括真菌在内的大部分低等真核生物、原核生物及一些植物中。真菌双组分信号转导蛋白在细胞新陈代谢、毒力以及致病性等方面具有重要作用,且目前在人类细胞中尚未发现双组分信号转导系统。因此,探明真菌双组分信号转导系统的机制,可为抑制剂的设计和寻找提供多个"靶点",从而研制出能够抗致病性真菌而不对宿主细胞造成损伤的新型抗真菌药物。本文就近年来真菌双组分信号转导系统及其潜在抑制剂进行综述。     

沙门菌PhoP-PhoQ双组分信号转导系统

PhoP-PhoQ是调控沙门菌毒力的重要双组分信号转导系统,由组氨酸蛋白激酶PhoQ和反应调节蛋白PhoP组成。PhoP-PhoQ可调节沙门菌对Mg2+及其他周质环境的适应性,并调控沙门菌感染中毒力基因的转录和表达。PhoP-PhoQ调控的毒力基因参与沙门菌对上皮细胞的侵袭、胞内生存、对抗菌肽的抵抗反应、脂质A的修饰、Ⅲ型分泌系统效应蛋白的分泌等环节。PhoP-PhoQ还可与其他双组分信号转导系统或调节子合作,调控沙门菌的毒力。因此,PhoP-PhoQ双组分信号转导系统在沙门菌的毒力调控中发挥重要作用。     

细菌Cpx双组分信号转导系统应对外界环境变化的响应调节机制研究进展

细菌能够在其他微生物无法生存的环境中生长,必然具有更加强大的适应外界环境的能力。细胞信号转导的效率决定了细菌对外界刺激做出应答反应的速率和能力。双组分调控系统是维持细菌在压力环境中存活的重要结构。Cpx双组分信号转导系统是革兰氏阴性菌中普遍存在的双组分调控系统之一,在响应外界环境变化并做出适应性反应的过程中起着主要作用。本文主要针对细菌中双组分信号转导系统的种类、Cpx双组分信号转导系统参与的调控、Cpx双组分信号转导系统所调控的靶基因及其生理行为的研究进展进行综述,以期为科研人员更深入的研究提供思路和理论基础。     

细菌双组分信号转导系统

细菌能感应外界环境各种不同信号,调控菌体内相关基因表达,以适应不断变化的环境。其中双组分信号转导系统广泛存在于各种原核生物中,其基本结构为一个组氨酸蛋白激酶和一个反应调节蛋白。由于双组分系统在结构和作用机制上与人类细胞的信号转导系统有本质的不同,因而在抗微生物感染方面有着诱人的应用前景。     

肠杆菌科细菌的Rcs信号转导系统——毒力、应激

Rcs是肠杆菌科细菌中的一种复杂的双组分信号转导系统,能调节细菌荚膜异多糖酸合成,以及细菌鞭毛基因、抗酸性基因等的表达。Rcs不同于典型的双组分系统,其由3个蛋白构成,磷酸转移过程分3步进行。不同细菌中的Rcs功能有所区别,主要为调控细菌的毒力和应激。本文在简单介绍细菌双组分信号转导系统的基础上,重点对肠杆菌科细菌Rcs的组成、功能及磷酸转移机制进行综述。     

ArlR反应调节蛋白在表皮葡萄球菌不同生长期表达的检测

表皮葡萄球菌(Staphylococcus epidermidis,SE)是寄居在人体和黏膜表面的条件致病菌,因可在医疗植入材料表面形成生物膜(biofilm)而具有致病性。细菌双组分信号转导系统可调控生物膜形成,但其调控机制在SE中研究甚少。本课题对arlRS双组分信号转导系统的反应蛋白ArlR在细菌不同生长期的表达情况进行初步研究。首先构建ArlR原核表达质粒,用纯化重组ArlR免疫小鼠,获得多克隆抗-ArlR抗体,免疫Dot方法检测结果显示小鼠抗-ArlR血清效价>1∶100000。进一步采用蛋白免疫印迹法检测ArlR在SE1457野生株不同生长期中的表达水平,结果显示,ArlR在2h表达量较低,到4h达高峰,6～10h表达量较4h降低。利用反转录实时荧光定量聚合酶链反应检测arlR基因在不同生长期的转录水平,结果显示相应时间点ArlR蛋白表达水平与arlR基因转录水平一致。本研究结果为后期研究双组分信号转导系统arlRS对SE生物膜形成的影响奠定基础。     

假单胞菌属双组分信号转导系统调控吩嗪生物合成研究进展

吩嗪是由假单胞菌或链霉菌产生的一类具有抗菌、抗肿瘤和抗寄生虫活性的含氮杂环代谢物,在农业和医疗领域具有广泛的应用。但吩嗪的合成受到复杂的级联网络调控。本文总结了假单胞菌属中双组分信号转导系统(two-component signal transduction system,TCS)对吩嗪生物合成的调控机制,阐明在双组分信号转导系统的控制下小RNA (small RNA)和群体感应(quorum sensing)对吩嗪生物合成的影响,为假单胞菌属调控吩嗪合成级联网络的进一步研究提供参考。     

金黄色葡萄球菌AgrA/C双组分信号转导模型的构建与功能评价

【背景】抗生素的无序使用加剧了耐药性金黄色葡萄球菌超级菌株的出现,由其引发的感染已成为最难解决的感染性疾患。在生物体系外构建AgrA/C双组分系统的跨膜信号转导过程,对解决金黄色葡萄球菌的耐药性问题和发现新型抗菌药物具有重要的研究意义。【目的】人工模拟构建金黄色葡萄球菌AgrA/C双组分信号转导模型,为生物体外研究金黄色葡萄球菌双组分信号转导的机制及以其为靶点的药物筛选提供新途径。【方法】在大肠杆菌宿主细胞中大量表达AgrA和Agr C蛋白,利用亲和层析和分子筛凝胶层析对其进行分离纯化,利用非放射性凝胶阻滞实验(EMSA)检测AgrA蛋白活性,并检测Agr C激酶活性;进而利用脂质体介导法在体外组装AgrA/C双组分信号转导模型,应用EMSA方法进行评价。【结果】分离纯化得到AgrA和Agr C蛋白,二者纯度均达到90%以上,均具有活性。在生物体系外构建了金黄色葡萄球菌AgrA/C双组分信号转导模型,该系统可增强AgrA对DNA的延滞作用,具有信号传递功能。【结论】初步构建AgrA/C双组分信号转导模型,该模型具有信号传递能力,有望作为针对金黄色葡萄球菌开发新型抗菌药物的筛选平台。     

SrrAB在葡萄球菌生长代谢及存活中的作用研究进展

双组分信号转导系统SrrAB能够感应外界环境中氧浓度的变化,通过磷酸化水平的改变来调控靶基因的转录,进而影响葡萄球菌的多种生物学特性。研究发现SrrAB与葡萄球菌的毒力、生物膜的形成密切相关,而且有氧及厌氧条件下的调控机制不尽相同。然而,SrrAB与葡萄球菌的生长、代谢及其在病原体-宿主互作中的机制尚不清楚。结合课题组研究,本文就近年来SrrAB在葡萄球菌生长、代谢及其在葡萄球菌与宿主固有免疫细胞相互作用中的研究进展进行综述,为控制葡萄球菌引起的感染提供理论依据。     

植物双组分信号系统

植物中存在着一种双组分信号系统,该系统由组氨酸蛋白激酶,HPt蛋白和反应调节器组成,它参与乙烯,细胞分裂素等的信号转导,并且与光敏色素信号产生有关。     

氧化葡萄糖酸杆菌中一种潜在的双组分系统蛋白的功能研究

氧化葡萄糖酸杆菌(Gluconobacteroxydans)基因组编码的蛋白质中,有相当数量的传感器激酶和反应调控蛋白组成了细菌的多个双组分信号转导系统(two-componentsignaltransduction systems, TCSs),这些系统能够介导细菌对外界环境变化做出反应。但目前对G. oxydans中潜在的双组分系统成员蛋白质结构和功能缺少必要的研究【。目的】研究菌株G. oxydans 621H中GOX0645基因序列所编码蛋白质的自磷酸化活性,探究其与细菌趋化性运动的关联,揭示其是否作为一种双组分系统成员蛋白在细胞内发挥作用。【方法】以菌株G. oxydans 621H基因组中一段可能编码双组分系统蛋白质的基因GOX0645为基础,通过生物信息学分析其保守结构域;采用体外化学发光实验证明其编码蛋白的自磷酸化活性;利用基因定点突变筛选出与自磷酸化活性相关的氨基酸位点;通过差速离心法寻找双组分蛋白的亚细胞定位;最后运用体内双分子荧光互补和体外生物大分子相互作用实验印证其与下游鞭毛马达蛋白之间的相互作用。【结果】生物信息学分析发现GOX0645编码蛋白同时具有组氨酸激...     

金黄色葡萄球菌基因调节系统研究进展

金黄色葡萄球菌是人类的一种重要病原菌,可以引起许多临床表现不同的感染性疾病。它所致感染的多样性和严重度取决于不同毒力因子的协同表达,而这些数量众多的毒力因子的表达会受到不同调节系统的控制,同时这些调节系统之间也存在着复杂的相互作用关系。这些基因调节系统主要有两大类：一类是双组分信号转导系统（如Agr、SaeRS、SrrAB、ArlSR、LytRS、WalKR）;另一类是转录因子f如Sar、Rot、MgrA、SigmaB）。它们的协同作用有助于金黄色葡萄球菌对外界环境信号做出反应,调节致病过程中毒力因子在不同情况下的表达。     

VicRK(YycFG)双组分调节系统

细菌双组分调节系统,或称之为双组分信号转导系统,是细菌感应外界多变环境,维持自身存活和生长繁衍的重要感应系统.在这些调节系统中,最早发现于枯草芽孢杆菌的VicRK(YycFG)系统因与细胞存活密切相关而倍受关注.该系统存在于少数低G+C含量的革兰氏阳性菌中,包括金黄色葡萄球菌和肺炎链球菌等致病菌,高度保守.许多证据显示,VicRK(YycFG)具有调控细胞壁合成与代谢、胞膜完整、细胞分裂、脂类代谢、多糖合成与被膜形成以及细菌毒力等多种功能,参与细胞的生长、分裂与感染.该系统异常可导致细菌生活力严重下降,甚至死亡,因而成为防治该类病原菌的重要靶标.     

苏云金芽孢杆菌双组份信号转导系统的生物信息学分析

苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)能产生杀虫晶体蛋白等多种活性成分,是目前应用最广泛的微生物杀虫剂。本文采用生物信息学方法,系统分析了由本实验室完成全基因组测序的苏云金芽孢杆菌YBT-1520、CT-43和BMB171 3个菌株的双组分信号转导系统(Two-componentsignal transduction system,TCS)的分布、结构及功能,并初步构建了部分TCS的调控网络关系图。本研究旨在为深入研究苏云金芽孢杆菌的生长、代谢以及毒力因子的表达与调控,全面了解伴孢晶体的形成机制开辟新的研究方向。     

单增李斯特菌食品分离株LM201的双组分信号转导系统的生物信息学分析

用生物信息学方法对已完成基因组测序的单增李斯特菌(Listeria monocytogenes,Lm)食品分离株LM201的双组分信号转导系统(Two-component signal transduction systems,TCSs)进行了数量统计、结构分析和功能预测。结果发现:LM201有14对TCSs和2个孤儿应答调控子(Response regulator,RR);其组氨酸激酶(Histidine kinase,HK)具有11种组成结构;其RRs分属于7个亚家族;有3对TCSs和1个孤儿RR的预测功能在Lm中未见报道,有1对TCS功能预测为未知。该研究结果能为构建Lm的TCSs交叉调控网络提供参考,以明确TCSs在Lm毒力调控方面的机制。     

葡萄球菌呼吸相关双组分系统SrrAB研究进展

葡萄球菌呼吸相关双组分系统SrrAB能感应外界O2浓度,并将信号传至胞内,调控下游基因的转录,以应对外界环境的变化。有研究表明,金黄色葡萄球菌SrrAB在有氧条件下促进毒力因子的表达,抑制生物膜的形成;在厌氧条件下抑制毒力因子的表达,促进生物膜的形成。另外,在有氧及厌氧条件下,金黄色葡萄球菌SrrAB调控生长代谢的途径也不一致。表皮葡萄球菌中也存在类似的双组分系统SrrAB,且与金黄色葡萄球菌SrrAB具有较高同源性,但目前尚不清楚两者在生长代谢及毒力调控方面的异同。结合课题组研究工作,简要综述葡萄球菌SrrAB的调控机制,着重比较其在有氧及厌氧条件下的调控差异,这对临床诊治葡萄球菌引起的感染具有一定的借鉴意义。     

肺炎链球菌二元信号转导系统研究进展

肺炎链球菌是引起细菌性肺炎的主要病原菌。透彻地了解肺炎链球菌的信号转导对于系统地认识该菌的致病机制和靶标药物的设计具有重要意义。二元信号转导系统作为在病原菌中普遍存在的一种跨膜信号转导机制,在细菌响应外界环境变化并作出适应性反应的过程中起着主要作用。随着大规模基因组测序、信号标签诱变、差异荧光诱导以及DNA微阵列等技术的蓬勃发展,关于肺炎链球菌的二元信号转导系统已经取得了许多重要的研究成果。本文就肺炎链球菌二元信号转导系统的研究进展作一综述。     

铜绿假单胞菌的双组分系统

双组分系统是存在于原核和少部分真核生物细胞中的信号转导系统,主要由组氨酸蛋白激酶和反应调节蛋白组成,通过感应外界环境信号、信号输入、磷酸基团传递、信号输出等环节调节基因表达,使细胞能更加适应环境变化。铜绿假单胞菌为条件致病菌,其双组分系统构成多样、功能复杂且参与介导耐药性产生,因此铜绿假单胞菌的双组分系统日益引起人们关注。本文对铜绿假单胞菌双组分系统的组成、信号转导机制、种类、研究方法及其临床意义进行了综述。     

无机磷酸盐对链霉菌合成次级代谢产物的影响

链霉菌一个突出的特征是具有合成丰富的次级代谢产物的能力,许多次级代谢产物,如抗生素、免疫抑制剂、抗癌物质等在临床医药、水产养殖业等领域具有重要的应用价值。链霉菌次级代谢产物的合成常与环境中的营养因子有着密切的关系,在代谢水平上综述了无机磷酸盐对链霉菌合成次级代谢产物的影响,并在转录水平上阐释了双组分信号转导系统PhoR-PhoP的分子调控机制。PhoR-PhoP能够感应环境中的无机磷酸盐信号,当无机磷酸盐的浓度低于一定"阈值"时,PhoP蛋白作为主导的调控因子将抑制参与中心代谢和次级代谢等一系列基因的转录表达,减慢磷酸盐的消耗,并激活磷酸盐的摄取和转运系统及时补充胞内的磷酸盐,最终影响链霉菌次级代谢产物的合成和形态发育分化。