部分革兰氏阴性菌胞外功能 sigma因子结构与调控铁离子的利用机制

铁离子是大多数细菌生存所必需的一种营养物质,但摄入过多的铁离子也会对细菌造成损伤。因此,细菌对铁离子的摄取受到严格调控。革兰氏阴性菌对铁离子的摄取主要受Fur (ferric uptake regulator) 蛋白和σ（sigma）因子的调控。σ因子是RNA聚合酶的可解离亚基,能使RNA聚合酶结合到基因的启动子区域,从而引起基因转录。因此,σ因子在原核生物转录起始过程中必不可少。细菌中存在多种σ因子,参与铁离子调控的σ因子即是胞外功能σ因子（extra cytoplasmic function sigma factor, ECF sigma factor）。通常,胞外功能σ因子活性可被抗σ因子（anti sigma factor）抑制。当受到外界环境信号的刺激,σ因子与抗σ因子解离,从而使σ因子活化并结合RNA聚合酶核心酶形成全酶,引起目的基因的转录。本文将就胞外功能σ因子在σ因子家族中的分类地位、结构特点以及对3价铁离子和血红素的转运调控机制作一综述。     

SigmaK和GerE对芽胞外壁基质结构基因exsB的转录调控

[目的]明确SigmaK和GerE对苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,简称Bt)芽胞外壁(exosporium)基质结构基因exsB的转录调控.[方法]序列比较蜡样芽胞杆菌群exsB及启动区序列,利用启动子融合lacZ技术检测exsB启动子的转录活性;通过凝胶阻滞方法检测GerE与exsB启动子的结合.[结果]在蜡样芽胞杆菌群中,exsB及其启动区具有较高的相似性,exsB启动子在芽胞形成期的晚期大量转录;sigK和gerE的突变影响了exsB启动子的转录活性,凝胶阻滞结果显示GerE蛋白与exsB启动子可以结合.[结论]本研究证明exsB在芽胞形成晚期受到SigmaK转录调控,并直接受到GerE的正调控.     

苏云金芽胞杆菌sigK 基因插入失活突变体的特点及其对cry3A基因启动子活性的影响

摘要: 【目的】构建苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,简称Bt) sigK 基因插入失活突变体,分析突变体特点并明确其对cry3A 基因启动子的影响。【方法】采用同源重组技术在苏云金芽胞杆菌HD-73 菌株sigK 基因中插入卡那霉素抗性基因,构建了sigK 基因插入失活突变体。通过生长曲线测定、扫描电子显微镜观察晶体、芽胞形成情况和芽胞计数及SDS-PAGE 等方法分析了突变体的特点; 构建了遗传恢复菌株对上述性状进行了功能验证; 利用启动子融合lacZ 技术检测了cry3A 基因启动子的转录活性。【结果】获得了苏云金芽胞杆菌HD-73 菌株sigK 基因突变体,生长曲线测定表明,突变体较出发菌株在稳定期后期生长较慢; 扫描电子显微镜观察和芽胞计数分析显示,突变体丧失了形成芽胞和晶体的能力; SDS-PAGE 分析表明突变体中伴胞晶体蛋白的表达量明显低于出发菌株和恢复菌株。利用载体pHT315 携带sigK 基因及其启动子在突变株中表达,所获得的遗传恢复菌株恢复了突变株产生芽胞和晶体的能力; sigK 基因的突变可以提高cry3A 基因启动子在产胞后期的转录活性,对cry3A 启动子指导的Cry 蛋白表达量没有显著影响。【结论】本研究证明sigK 基因为苏云金芽胞杆菌芽胞形成所必需,并影响伴胞晶体蛋白的产量; sigK 基因功能的丧失有利于cry3A 基因启动子在产胞后期的转录。     

苏云金芽胞杆菌Sigma H对芽胞形成的影响

【目的】检测苏云金芽胞杆菌HD73中的转录调控因子Sigma H(σ~H)对spo0A基因转录的调控作用;异源表达纯化Sigma H蛋白,验证其对spo0A基因启动子的直接结合;检测sigH基因的缺失对苏云金芽胞杆菌HD73芽胞形成和晶体蛋白产生的影响。【方法】通过测定spo0A基因启动子指导的β-半乳糖苷酶活性评价spo0A基因在苏云金芽胞杆菌HD73野生型和sigH缺失突变体中的转录水平;通过PCR扩增苏云金芽胞杆菌HD73的sigH基因并插入到表达载体pET21b上,将质粒转入到表达菌株BL21(DE3)中,得到重组菌株BL21 (pETsigH);利用镍柱亲和纯化和阴离子交换纯化得到纯化的Sigma H蛋白;通过凝胶迁移实验(electrophoretic mobility shift assay,EMSA)验证Sigma H蛋白与spo0A基因启动子的直接结合;通过显微镜观察、活芽胞计数的方法对突变株HDΔsigH进行表型特征分析。【结果】sigH缺失后,spo0A基因转录活性降低;在大肠杆菌中正确表达并纯化出大小约为28kDa的Sigma H-His蛋白;EMSA结果表明纯化后的Sigma H-His蛋白可与spo0A基因启动子结合;镜检和活芽胞计数结果表明突变株HDΔsigH无法产生芽胞和蛋白晶体。【结论】Sigma H蛋白通过与spo0A基因启动子结合直接调控spo0A基因的表达且sigH基因的缺失阻断了苏云金芽胞杆菌中芽胞和晶体蛋白的产生。     

黄曲霉毒素生物合成径调节基因aflR

黄曲霉毒素生物合成途径调节基因在黄曲霉毒素产生过程中发挥十分重要的作用,它为绝大多数黄曲霉毒素合成相关基因的表达所必需。黄曲霉毒素生物合成途径调节基因的启动子中,含有若干真菌转录因子同源物的假定结合位点。AflR蛋白是黄曲霉毒素生物合成途径中的主要正性转录因子,它调节大多数黄曲霉毒素合成相关基因,也包括其自身基因的表达。     

苏云金芽胞杆菌HD-73菌株sigL基因突变体的特性分析

[目的]通过分析苏云金芽胞杆菌sigL基因突变体的特征,进一步明确sigL基因在苏云金芽胞杆菌中的功能.[方法]测定了苏云金芽胞杆菌HD-73菌株,sigL基因缺失突变菌株和互补菌株在不同营养成分的培养基中的生长曲线以及在不同氮源条件下的生长情况.分别将调控aco操纵子(编码3-羟基丁酮脱氢酶系统)的转录调节基因acoR和调控bkd操纵子(编码催化支链脂肪酸合成的酶系统)的转录调节基因bkdR的启动子与lacZ基因融合,并转入出发菌株和sigL突变体中,测定β-半乳糖苷酶的活性.[结果]sigL突变体不能利用精氨酸、脯氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、谷氨酰胺、苯丙氨酸、蛋氨酸、色氨酸为唯一的氮源;β-半乳糖苷酶的活性分析表明:在sigL突变体中acoR基因和bkdR基因的启动子活性降低.序列比对分析表明:Bt中的AcoR和BkdR的蛋白结构域与依赖于σL的转录调节因子的保守序列相似.[结论]苏云金芽胞杆菌中sigL基因的缺失可能阻碍了某些重要碳、氮源参与的代谢途径.在Bt中AcoR和BkdR是依赖于σL的转录调节因子.     

双组份系统YvcPQ抑制苏云金芽胞杆菌的芽胞形成

【目的】探究双组份系统YvcPQ影响芽胞形成的机制。【方法】利用β-半乳糖苷酶活性实验验证YvcP对芽胞形成抑制因子KapD的调控作用;通过无痕基因敲除并分别比较突变株与出发菌株的芽胞产率,研究YvcPQ及KapD对芽胞形成的影响;应用细菌单杂交实验、EMSA实验和实时荧光定量PCR技术探究转录调控因子AbrB对yvcPQ操纵子的转录调节。【结果】YvcP可以正调控kapD的表达,从而抑制芽胞形成;yvcPQ不能受YvcP的自调控,而是受AbrB转录激活。【结论】调控因子AbrB能够通过正调控yvcPQ操纵子的转录来提高细胞内YvcP的含量,进而增强YvcP对芽胞形成抑制因子编码基因kapD的表达,最终抑制芽胞的形成。     

蜡状芽胞杆菌转录激活子PIcR调控多基因的表达

蜡状芽胞杆菌是一种条件致病菌 ,它能引起食物中毒和其它形式的疾病。潜在的致病因子包括磷脂酶C、溶血素、肠毒素和呕吐毒素等。在很多致病菌中致病因子的表达都是协同调控的。从蜡状芽胞杆菌模式菌株ATCC1 4579经转座子诱变的文库 ,筛选到一株磷脂酶阴性的突变子 ,该突变子的蛋白酶活性明显减弱了。插入位点的序列分析表明 ,一个高度同源于苏云金芽胞杆菌转录激活子PlcR的基因被插入失活了。研究结果表明 ,除在苏云金芽胞杆菌中能激活磷脂酰肌醇磷脂酶C基因的转录外 ,转录激活子PlcR至少还能调控卵磷脂酶和一个或多个蛋白酶基因的表达 ,这是一个多效调节因子。     

蜡状芽胞杆菌转录激活子PlcR调控多基因的表达

蜡状芽胞杆菌是一种条件致病菌,它能引起食物中毒和其它形式的疾病。潜在的致病因子包括磷脂酶C、溶血、肠毒素和呕吐毒素等。在很多致病菌中致病因子的表达都是协同调控的。从蜡状芽胞杆菌模式菌株ATCC14579经转座子诱变的文库,筛选一株磷脂酶阳性的突变子,该突变子的蛋白酶活性明显减弱了。插入位点的序列分析表明,一个高度同源于苏云金芽胞杆菌转录激活PlcR的基因被插入失活了。研究结果表明,除在苏云金芽胞杆菌中能激活磷脂酰肌醇磷脂酶C基因的转录外,转录激活子PlcR至少还能调控卵磷脂酶和一个或多个蛋白酶基因的表达,这是一个多效调节因子。     

苏云金芽胞杆菌3-羟基丁酮代谢基因簇的转录调控

摘要:【目的】通过分析苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis)3-羟基丁酮代谢基因簇aco的转录调控和acoR突变体的表型特征,明确aco基因簇的转录调控机制和对芽胞产量及Cry蛋白产量的影响。【方法】通过生物信息学方法分析aco基因簇的结构,RT-PCR分析基因簇的转录单元,采用同源重组技术敲除苏云金芽胞杆菌HD73菌株的acoR 基因,利用启动子融合lacZ的方法分析启动子的转录活性。利用总蛋白定量确定Cry1Ac蛋白产量。【结果】aco基因簇由acoABCL 4个基因组成,形成一个转录单元。aco基因簇的启动子PacoA转录活性在sigL(编码Sigma 54因子)和acoR突变体中均明显降低。acoR基因的缺失对菌体生长和Cry1Ac蛋白产量无显著影响,但使菌体运动能力减弱,使芽胞产量略有下降,并且不能利用3-羟基丁酮。【结论】aco操纵子受Sigma 54控制,并由AcoR激活,aocR基因的缺失影响菌体对3-羟基丁酮的利用,但对Cry蛋白产量无显著影响。     

苏云金芽胞杆菌LM1212菌株cry基因启动子的活性分析

【背景】前期发现一株具有独特分化表型的苏云金芽胞杆菌(Bacillusthuringiensis,Bt)LM1212,该菌株共有14种杀虫基因,组成了10个转录单元。利用源自菌株LM1212的晶体产生细胞调控因子(crystal producing cell regulator, CpcR)以及其可以激活的cry35-like基因启动子,已在典型Bt菌株HD73中成功构建了非芽胞杀虫蛋白表达体系。【目的】比较菌株LM1212的不同杀虫基因启动子的转录活性,明确可被转录因子CpcR激活的且转录活性较高的启动子,以此为基础优化非芽胞杀虫蛋白表达体系。【方法】将10个启动子区域分别与lacZ报告基因融合构建在pHT304-18Z载体上,得到了10个重组质粒;然后将cpcR基因及其启动子(PcpcR-cpcR)分别反向构建在选取的启动子区域与lacZ报告基因的上游,得到可以表达CpcR且与上述构建相对应的10个重组质粒,将这些重组质粒分别转入不含CpcR的菌株HD73,即获得20个可用于测定β-半乳糖苷酶活性的重组菌株。通过光学显微镜观察和SDS-PAGE检测明确杀虫蛋白表达的情况。【结果】在...     

芽胞外壁基质组成蛋白的编码基因启动子PexsY指导的cry1Ac基因表达

【目的】利用非cry基因启动子PexsY(芽胞外壁基质组成蛋白编码基因启动子)表达Cry1Ac晶体蛋白,发现可用于cry基因表达的新元件,为高效工程菌的构建奠定基础。【方法】采用启动子融合lacZ技术,通过β-半乳糖苷酶活性分析了PexsY启动子和截短的PexsY启动子的转录活性;利用该启动子在苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)HD73菌株中表达了cry1Ac基因,通过透射电子显微镜观察晶体形态;蛋白定量、SDS-PAGE比较蛋白产量;生物活性测定进行功能验证。【结果】PexsY启动子在芽胞晚期转录活性很高,透射电镜观察到利用该启动子表达的cry1Ac基因形成了菱形晶体,SDS-PAGE分析可以检测到133kDa的Cry1Ac蛋白,且与cry3A启动子指导表达的蛋白产量相近,少于cry8E启动子指导表达的蛋白产量;生物活性测定表明PexsY指导表达Cry1Ac蛋白对玉米螟(Ostrinia furnacalis)具有杀虫活性。【结论】在Bt无晶体突变体中,非cry基因启动子PexsY可以正常表达133kDa的Cry1Ac蛋白,并形成晶体,具有在芽胞形成晚期表达cry基因的能力,该类启动子将在Bt工程菌构建中发挥重要作用。     

苏云金芽胞杆菌HD-73菌株sigE基因敲除突变株的构建与特点

SigE因子是芽胞杆菌芽胞形成过程中起重要作用的sigma因子,它控制着众多芽胞形成相关基因的表达.在苏云金芽胞杆菌中,Cryl等杀虫晶体蛋白的表达也受SigE因子的控制.本研究利用同源重组技术构建了苏云金芽胞杆菌库斯塔克亚种标准菌株HD-73 sigE缺失突变株.研究表明:突变株衰亡期提前,丧失了形成芽胞和晶体的能力:cryIAa指导的β-半乳糖苷酶活性分析表明sigE基因对crylAa基因的转录有较大影响.利用载体pHT315携带sigE所在操纵子spoIIG及其启动子序列在突变株中表达,使突变株恢复了产生芽胞和形成杀虫晶体的能力,生长基本恢复正常,这些结果表明SigE因子是Bt库斯塔克亚种菌株产生芽胞和形成晶体所必需的.     

DegU负调控地衣芽胞杆菌普切明酸的合成及分泌

普切明酸是地衣芽胞杆菌合成并分泌的一种铁离子螯合剂,是细胞维持铁稳态的重要介质。【目的】揭示转录调控因子DegU在调控普切明酸的合成及分泌过程中的作用。【方法】以地衣芽胞杆菌DW2为出发菌株,构建degU缺失菌株DW2ΔdegU和过表达菌株DW2::Pbay-degU,通过产物检测、转录水平检测、凝胶阻滞分析和GFP报告蛋白表达分析等方法分析DegU对普切明酸合成、分泌及调控因子基因的转录调控机制。【结果】DW2ΔdegU的普切明酸产量相比于DW2提高了56.8%,而DW2::Pbay-degU相比于DW2菌株则下降83.7%。同时,degU缺失后,普切明酸合成酶基因yvm C和转运蛋白基因yvm A的转录水平分别上升为DW2的2.85倍和2.71倍,yvmC和yvmA的负调控因子基因yvmB的转录水平则下降为DW2的0.35倍;而在DW2::Pbay-degU菌株中,yvmC和yvmA的转录水平分别下降为DW2的0.47倍和0.24倍,yvmB的转录水平则上升为DW2的1.78倍。凝胶阻滞分析和GFP报告蛋白表达分析表明,DegU可以直接与PyvmC和PyvmB启动子结合,但是与yv...     

几丁质酶ChiAC不同时期表达对苏云金杆菌的影响

目的:研究几丁质酶在苏云金杆菌不同生长时期的异源表达对菌体生长、芽胞形成及杀虫活性的影响.方法:构建了几丁质酶基因chiAC分别在其自身营养期启动子和芽胞特异性强启动子一二元毒素启动子调控下的两个重组质粒pBC和pB-bC,将其转化进苏云金杆菌以色列亚种IPS78菌株(得到的重组菌株分别命名为Bti-pBC和Bti-pBbC).结果:菌株Bti-pBc在营养期表达(O～40h)ChiAC,ChiAC的表达显著影响其芽胞形成,进而导致对致倦库蚊毒力的显著下降(LC<,50>1×10<5'>ng/ml,原始菌株为5.61 ng/ml;菌株Bti-pBbC则在其整个生长阶段(O～80 h)均能大量稳定的表达ChiAC,且ChiAC的表达不影响其芽胞形成及对蚊幼的毒力(LC<,50>为7.16 ng/ml).结论:几丁质酶基因chiAC在二元毒素启动子调控下能在苏云金杆菌中强效稳定的表达且不影响其芽胞形成和杀虫活性.     

苏云金芽胞杆菌rocE基因的转录调控

【目的】rocE基因编码精氨酸降解途径中的精氨酸通透酶,通过分析苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt) rocE基因的转录活性,明确rocE基因的转录调控机制。【方法】通过RT-PCR确定rocE基因所在基因簇的转录单元;β-半乳糖苷酶活性测定分析rocE基因启动子(ProcE)的转录活性;采用同源重组技术敲除BtHD73菌株的rocE基因;通过融合His标签的方法在大肠杆菌中表达纯化RocR蛋白的HTH结构域;通过凝胶阻滞实验明确RocR与rocE基因启动子的结合作用。【结果】在M9培养基中,精氨酸可诱导ProcE的转录活性;在SSM培养基和精氨酸诱导培养基中,与出发菌株HD73相比,ProcE在sigL (编码Sigma54因子)突变体和rocR突变体中的转录活性显著下降。RocR-HTH蛋白与ProcE有结合作用。rocE基因的缺失对菌体生长和Cry1Ac蛋白产量无显著影响。rocE缺失突变体的芽胞形成率为65.5%,HD73出发菌株为85.7%,显著性分析结果表明差异显著(P0.05)。【结论】rocE基因的转录活性受Sigma54的控制,并受RocR正调控。rocE基因的缺失影响菌株的芽胞形成率。     

乳腺癌细胞中人血小板衍生生长因子受体β启动子的基础活性研究

目的:探讨低迁移表型的乳腺癌细胞MCF-7和高迁移表型的乳腺癌细胞MDA-MB-231中血小板衍生生长因子β启动子的基础活性及转录调控差异。方法:Real-Time PCR,Weastern blot等技术检测PDGFRβ在2株细胞中的转录和表达差异。双荧光报告系统检测PDGFRβ启动子各缺失突变片段在2株细胞中的活性,筛选差异片段。生物信息学预测启动子区可能存在的转录因子。凝胶迁移实验研究转录因子在两株乳腺癌细胞中对PDGFRβ启动子的调节活性。结果:两株细胞中都有PDGFRβ的内源性表达,且在MDA-MB-231中表达较高。在2株细胞中找到了人PDGFRB 启动子的重要活性调节区,(+539bp,+1457bp)在2株细胞中均呈负调控,(+54bp,+539bp)在两株细胞中均呈正调控,(-983bp,+54bp)在MDA-MB-231中呈显著正调控,在MCF-7中没有活性。转录因子AP1的转录活性和与DNA的结合活性在MDA-MB-231中均高于MCF-7。结论:不同迁移表型的乳腺癌细胞中PDGFRβ存在不同的表达调控机制,PDGFRβ启动子活性片段(-983bp,+54bp)在两株细胞中存在显著活性差异。转录因子AP-1在两株细胞中有表达水平和结合活性差异。     

苏云金芽胞杆菌bkd基因簇的转录调控

【目的】通过分析苏云金芽胞杆菌bkd基因簇的转录调控和bkdR突变体的表型特征,明确bkdR所在基因簇的转录调控机制和对Cry蛋白产量的影响。【方法】通过生物信息学方法分析bkdR所在基因簇的结构,RT-PCR分析基因簇的转录单元,采用同源重组技术敲除苏云金芽胞杆菌HD73菌株的bkdR基因,利用启动子融合lacZ的方法分析启动子的转录活性。利用总蛋白定量确定Cry1Ac蛋白产量。【结果】bkd基因簇由8个基因组成,其中ptb-bkdB7个基因组成1个转录单元。ptb基因的启动子转录活性在sigL和bkdR突变体中均明显降低。bkdR基因的缺失对菌体生长、芽胞形成率和Cry1Ac蛋白产量无影响,但使运动能力减弱。【结论】bkd操纵子受Sigma 54控制,并由BkdR激活,bkdR基因的缺失对Cry蛋白产量无影响,对菌株的运动能力有影响。     

苏云金芽胞杆菌BkdR和CcpA对bkd基因簇的转录调控

【目的】通过分析苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)转录调控因子BkdR和多效调控因子CcpA对亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸代谢基因簇bkd的转录调控,明确bkd基因簇的转录调控机制。【方法】通过β-半乳糖苷酶活性测定分析bkd基因簇启动子的诱导转录活性,采用同源重组技术敲除Bt HD73菌株的ccpA基因,通过融合His标签的方法在大肠杆菌中表达纯化BkdR和CcpA蛋白,通过凝胶阻滞实验明确BkdR和CcpA蛋白与bkd基因簇启动子的结合作用。【结果】亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸可诱导bkd基因簇启动子Pptb的转录活性。Pptb的诱导活性在bkdR突变体中明显降低,而在ccpA突变体中明显上升。BkdR和CcpA蛋白与Pptb均有结合作用。【结论】bkd基因簇的转录活性受BkdR正调控,而受CcpA负调控。     

老年痴呆症相关基因Nicastrin的转录调控

APP蛋白经过降解,形成老年痴呆症患者脑内老年斑的主要成分．由PS(早老素),NCT, PEN-2和APH-1 4种膜蛋白组成的γ分泌酶催化该降解过程．为了了解人类nicastrin( NCT )基因的转录调控机制,确定了其在人脑中的转录起始位点以及其编码区上游大小不等片段的转录起始活性．EMSA分析证实NCT启动子区的4个AP-1结合位点和2个NFAT结合位点能够与相应的转录因子结合,能够改变转录因子调控能力的定点突变和PDTC诱导使得NCT启动子在HeLa细胞和大鼠皮质神经元中的启动活性都有所改变．以上结果说明：AP-1和NFAT确实参与了人类NCT基因的转录调控．