单增李斯特菌LPXTG蛋白Lmo0880在感染致病中的作用

【目的】通过构建单核细胞增生李斯特菌(单增李斯特菌) LPXTG蛋白Lmo0880的基因缺失菌株和回补菌株,探究Lmo0880在细菌生长、细胞感染和宿主感染等方面发挥的作用。【方法】利用同源重组原理构建lmo0880的基因缺失株及回补株,比较野生株、缺失株和回补株在生长能力、细胞黏附与侵袭和胞内增殖能力等方面的差异,从而鉴定Lmo0880在单增李斯特菌感染宿主中的作用。【结果】缺失lmo0880基因后,单增李斯特菌在生长能力上无明显变化;对细胞的黏附能力无显著差异,但对细胞侵袭能力、胞内增殖能力、小鼠致病力和小鼠组织定殖能力显著降低。【结论】本研究阐明了单增李斯特菌LPXTG蛋白Lmo0880在细胞侵袭、胞内增殖和组织定殖等方面发挥的重要作用。     

单增李斯特菌末端氧化酶亚基QoxB的生物学功能探究

【目的】本研究旨在构建单增李斯特菌末端细胞色素aa3氧化酶亚基qoxB基因缺失株,并探索其在细菌生长及感染过程中发挥的生物学功能。【方法】利用同源重组方法构建获得缺失株ΔqoxB后,对野生株EGD-e和缺失株ΔqoxB的生长能力、细菌运动能力和细胞内黏附、侵袭、增殖及胞内迁移能力进行比较,同时利用荧光定量PCR方法检测ΔqoxB中鞭毛相关基因转录水平的变化。【结果】缺失qoxB基因后细菌在体外培养过程中生长能力没有差异,细菌的鞭毛运动能力显著降低,在30℃培养24 h和48 h后ΔqoxB运动圈直径分别较EGD-e下降35.86%和34.20%,且22个鞭毛相关基因转录水平显著降低。通过细胞感染试验发现缺失qoxB基因后细胞黏附、侵袭、增殖及胞内迁移能力均显著下降。【结论】本研究首次证实末端氧化酶亚基QoxB能降低单增李斯特菌的运动能力和对细胞的感染能力,此研究为进一步阐明末端细胞色素氧化酶影响单增李斯特菌的致病机制提供重要依据。     

单核细胞增多性李斯特菌谷胱甘肽还原酶GR的生物学特性

【目的】本文旨在构建单核细胞增多性李斯特菌谷胱甘肽还原酶(glutathione reductase,GR)基因lmo1433(gr)缺失株,并研究GR在细菌生长和运动过程中发挥的作用及与谷氧还蛋白(glutaredoxin,Grx)系统间的调控关系,探究GR参与细菌抗氧化应激和致病力的生物学功能,为阐明氧化还原蛋白介导细菌环境适应和宿主内感染的机制奠定分子基础。【方法】利用细菌遗传操作系统构建获得gr缺失株及回补株后,通过分子生物学和感染生物学手段,比较野生株和突变株的运动性、生长能力、抗氧化应激、细胞黏附、侵袭和增殖能力;利用整合型质粒构建带GR启动子的荧光报告系统,并结合荧光定量分析GR受Grx调控的情况。【结果】缺失gr后李斯特菌在体外培养基中的生长能力未受明显影响,但在半固体培养基中的运动能力却显著增强;缺失gr后细菌在铜离子、镉离子以及肼中抗氧化应激能力增强,在H_2O_2中无差异;缺失gr后细胞黏附、侵袭和增殖能力均显著增强;荧光报告系统定量分析发现grx缺失后gr的启动子活性显著增强,表明Grx参与对GR的转录负调控。【结论】本研究首次证实了单增李斯特菌谷胱甘肽还原酶GR能调控细菌的运动能力,并且缺失GR增强了李斯特菌的抗氧化应激和感染宿主能力;首次证实了GR的自身转录受Grx负调控,但具体分子机制有待于深入探究。本研究有助于深入理解单增李斯特菌氧化还原蛋白的调控关系以及通过参与诸多生物学过程介导细菌体外环境适应及宿主内感染的分子机制,为防控胞内菌感染提供了新策略。     

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。     

单核细胞增多性李斯特菌OpuCA蛋白介导抗氧化应激和宿主感染研究

【目的】本文旨在研究opuCA基因在单核细胞增多性李斯特菌(单增李斯特菌)生长过程及渗透胁迫下发挥的作用,探究opuCA基因参与细菌抗氧化应激和致病力的生物学功能,为阐明OpuCA蛋白介导细菌环境适应和宿主内感染的机制奠定基础。【方法】利用细菌同源重组方法获得opuCA缺失株及回补株后,通过分子生物学、感染生物学和激光共聚焦技术,研究野生株和突变株的生长能力、抗渗透应激能力、抗氧化应激能力、细胞粘附、侵袭以及胞内增殖能力。【结果】缺失opuCA基因后,李斯特菌体外生长能力并没有受到影响,但在渗透条件下生长能力减弱;opuCA缺失株在铜离子和镉离子中抗氧化应激能力降低,但在巯基特异性氧化剂肼应激中无明显变化;opuCA缺失株在细胞中的侵袭能力显著减弱,且缺失该基因导致细菌聚合actin能力下降,进而影响了细菌在胞间迁移。【结论】本研究首次证实了缺失opuCA基因能降低单增李斯特菌抗氧化应激能力和感染宿主能力,并且在渗透胁迫下细菌生长能力减弱,但具体的分子机制有待深入研究。本研究有助于深入理解单增李斯特菌OpuCA蛋白介导的细菌体外环境适应及宿主内感染的分子机制,为防控单增李斯特菌感染提供...     

DegU调控单核细胞增生李斯特菌感染宿主细胞及适应高温的机制研究

【目的】本研究旨在探究孤儿调节因子DegU在介导单核细胞增生李斯特菌(Listeria monocytogenes)宿主感染和高温环境适应性方面的调控机制。【方法】本研究以单增李斯特菌参考菌株EGD-e、degU基因缺失菌株ΔdegU和回补菌株CΔdegU为研究材料，通过细胞模型、实时荧光定量聚合酶链式反应和凝胶阻滞试验等方法探究DegU对单增李斯特菌感染宿主细胞和适应高温的调控机制。【结果】研究结果表明：缺失degU后，单增李斯特菌在Caco-2上的黏附和侵袭能力显著降低，在RAW264.7中的增殖能力显著降低，在L929中的空斑形成能力也显著降低；进一步通过实时荧光定量聚合酶链式反应检测degU基因缺失后引起的单增李斯特菌毒力因子转录水平变化，发现多个重要毒力因子转录水平均显著下调；该试验结果还发现与毒力相关的热应激基因clpE(受CtsR抑制的ATP依赖蛋白水解酶编码基因)转录水平显著升高，而在43℃高温条件下，clpE转录水平显著降低；进一步通过凝胶阻滞试验结果表明DegU能够与clpE的启动子直接结合。【结论】综上所述，degU基因缺失能够降低单增李斯特菌在宿主感染过程中的细...     

单核细胞增多性李斯特菌硫氧还蛋白Lmo1609的应激生物学功能研究

[目的]本研究旨在构建单核细胞增多性李斯特菌(Listeria monocytogenes)硫氧还蛋白Lmo1609的基因缺失株,分析Lmo1609的氧化还原酶学活性,及其在细菌生长、运动过程中发挥的作用,并探究了Lmo1609参与细菌抗氧化应激和致病的生物学基础。为阐明其抗应激生物学作用以及完善李斯特菌的感染机制奠定分子基础。[方法]利用同源重组原理构建lmo1609基因缺失株及回补株。通过分子生物学、应激生物学和感染生物学等手段,对Lmo1609的生物学功能进行探索。以胰岛素为底物分析其氧化还原酶学活性;通过构建lmo1609缺失株和回补株,比较野生株和突变株在运动性、生长能力、抗氧化应激、细胞黏附、侵袭和增殖能力等方面的差异,进而鉴定Lmo1609的生物学功能。[结果]缺失lmo1609后,单增李斯特菌在生长能力上无明显变化,而运动能力明显减弱;对H₂O₂的敏感性增强;对细胞的黏附侵袭能力没有差异;对小鼠的致病力没有显著影响。[结论]本研究首次证实了单增李斯特菌硫氧还蛋白Lmo1609具有还原酶学活性,参与调控细菌的运动和对H₂O₂的氧化应激耐受,不介导单增李斯特菌的致病性。     

硫氧还蛋白Lmo1903介导单增李斯特菌抵抗氧化应激的生物学功能研究

【目的】以单增李斯特菌(Listeria monocytogenes, LM)硫氧还蛋白Lmo1903为研究对象,研究其在细菌环境适应过程中的抗氧化应激生物学作用。【方法】使用生物信息学方法分析Lmo1903的进化关系和关键活性位点,使用酶切连接的方法构建Lmo1903蛋白表达载体,获得纯化的重组蛋白,以胰岛素为底物分析其氧化还原酶学活性;同时制备鼠源多克隆抗体,分析其在细胞内的定位;采用核苷酸定点突变技术构建CX1X2C基序中的半胱氨酸点突变蛋白,分析关键位点半胱氨酸对Lmo1903酶活的影响;采用同源重组原理构建lmo1903基因缺失株Δlmo1903和回补株CΔlmo1903,研究lmo1903在单增李斯特菌生长、运动和抗氧化应激方面发挥的功能。【结果】生物信息学分析显示,Lmo1903含有CX1X2C基序,与枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)的TrxA的亲缘关系较近,属于硫氧还蛋白家族成员,主要定位在细菌细胞质中,具有较强的还原酶学活性,突变CX1X2C基序中的半胱氨酸残基会显著降低Lmo1903的还原酶活能力。缺失lmo1903不影响单增李斯特菌的生长能力,但显...     

rmlB基因在单核细胞增生李斯特菌耐药性、生物被膜形成和毒力方面的作用

【目的】探究单核细胞增生李斯特菌(Listeria monocytogenes,Lm)rmlB基因在细菌耐药、生物被膜形成和毒力方面的作用。【方法】通过同源重组的方法敲除Lm染色体上的rmlB基因,比较野生株与rmlB缺失株在耐药性方面的差异;利用微孔板法观测rmlB缺失菌株生物被膜形成能力的变化;利用RT-PCR检测缺失菌株中主要毒力基因转录表达,并观察rmlB缺失对细菌溶血活性的影响。【结果】同野生菌株相比,rmlB缺失菌株对头孢菌素和杆菌肽等作用位点在细菌细胞壁和细胞膜的敏感性显著增加(P≤0.01),生物被膜形成能力显著降低(P≤0.01),细菌主要毒力基因hly的转录表达及溶血活性也发生显著降低(P≤0.01)。【结论】rmlB基因在Lm生物被膜形成和耐受作用位点位于细胞壁和细胞膜的抗生素及细菌毒力方面具有重要作用。     

天然缺失inlAB的非典型单核细胞增多性李斯特菌生物学特性鉴定

摘要：【目的】 InlA与InlB是单核细胞增多性李斯特菌重要的毒力因子,其介导的黏附作用是细菌建立感染的前提。本研究拟探明天然缺失inlAB基因簇的非典型单增李斯特菌的表型与基因型特征。【方法】针对inlAB天然缺失株S10,进行生化特征、细胞黏附力、小鼠体内毒力、感染相关基因检测、谱系分析等。【结果】 S10株为具有典型单增李斯特菌生化特征的1/2b型菌株,对HeLa细胞的黏附力显著低于其他菌株（p<0.05）,对小鼠毒力较弱。S10缺失inlAB及与其毗邻的lmo0431、lmo0432、lmo0436、lmo0437基因,但具有李斯特菌第一毒力岛中完整的毒力基因构成。S10分布于谱系Ⅰ的进化枝上,与4b型菌株的遗传距离较近。【结论】 S10为单增李斯特菌inlAB天然缺失株代表该类非典型菌株的首次报道。S10具有典型的单增李斯特菌谱系Ⅰ基因背景,inlAB可能通过独立的重组或水平转移事件缺失于基因组。     

松萝内生酿酒酵母菌株耐酸生理特性与分子机制探究

【目的】对我国西藏地区来源的不同酵母菌株进行有机酸发酵性能测试,此外,对具有良好产酸性能的分离自松萝内部的酿酒酵母菌株Saccharomyces cerevisiae 2-2进行耐酸性能分析,并探究其耐酸较强的分子机制。【方法】比较不同糖浓度培养基液体发酵培养过程中pH的变化,并比较低pH胁迫条件下菌株的生长,检测酿酒酵母菌株的产酸潜力和耐酸特性;对菌株2-2和模式酵母菌株S288C进行比较基因组分析,并利用实时荧光定量聚合酶链式反应(real-time fluorescence quantitative polymerase chain reaction,RT-qPCR)分析关键基因的转录,探究菌株2-2耐酸分子机制。【结果】松萝内生酿酒酵母2-2在所有检测的菌株中产酸潜力较大,耐酸性能较好。在菌株2-2中与胁迫耐受性相关的基因PDR15、PDR12和SUR1在低pH胁迫条件下存在显著的上调或下调,但这些基因转录变化趋势与菌株S288C相反。【结论】松萝内生酿酒酵母2-2是一株产酸耐酸性能较好的菌株,对其独特的调节机制进行深入分析,有希望选育性能更好的产酸酵母菌株。     

海假交替单胞菌fliC-02330基因缺失影响生物被膜形成及厚壳贻贝幼虫附着变态

【背景】假交替单胞菌属是一种广泛分布于海洋环境的革兰氏阴性细菌,存在于海底沉积物中,能分泌大量的胞外产物形成海洋微生物被膜,从而诱导海洋无脊椎动物的附着。【目的】探究海假交替单胞菌鞭毛蛋白fliC基因对生物被膜形成及厚壳贻贝诱导活性的影响。【方法】通过基因敲除构建海假交替单胞菌fliC-02330基因缺失突变菌,研究突变菌和野生菌菌落形态、生物被膜形成能力、胞外物质以及对厚壳贻贝幼虫附着变态的诱导能力等的差异性。【结果】与野生菌相比,突变菌菌落表型出现褶皱,运动能力下降,形成被膜膜厚增加,以及对幼虫附着变态诱导活性下降。共聚焦扫描发现,fliC-02330基因缺失突变菌胞外多糖含量下降,而蛋白含量上升。【结论】海假交替单胞菌鞭毛蛋白fliC-02330基因缺失促进生物被膜形成,但抑制厚壳贻贝幼虫附着变态。本研究为探究细菌鞭毛蛋白基因与厚壳贻贝幼虫的作用机制,以及后续进一步探索微生物参与海洋无脊椎动物附着变态提供一定的理论依据。     

酸胁迫下琥珀酸放线杆菌的生理及转录应答

【目的】通过琥珀酸放线杆菌Actinobacillus succinogenes CGMCC1593对酸胁迫的生理应答和转录组学分析,探究琥珀酸放线杆菌酸胁迫的机制。【方法】测定不同pH对细胞生长、H+-ATPase、细胞内pH的影响;测定酸胁迫前后细胞膜和谷氨酸脱氢酶的变化、谷氨酸对琥珀酸放线杆菌生长的影响;通过RNA-seq测序分析酸胁迫条件下的差异表达基因。【结果】随pH值的降低,细胞生长受抑制,H+-ATPase的活性下降。pH 4.7酸胁迫后,细胞膜受到严重损伤,谷氨酸对酸胁迫后的细胞有保护作用,GDH酶活响应酸胁迫后略有增加。酸胁迫后,39个基因差异表达较为显著,其中49%基因属于应激蛋白、转运蛋白,小部分基因与代谢相关。【结论】本文探究了琥珀酸放线杆菌酸胁迫下的生理及转录应答,研究结果可为寻找增强琥珀酸放线杆菌耐酸性策略提供参考。     

Pseudomonas azotoformans F77和Pseudomonas paracarnis P1风化黑云母的效应及机制比较

【目的】比较高效矿物风化固氮假单胞菌(Pseudomonas azotoformans) F77及其亲缘关系较近的假单胞菌(Pseudomonas paracarnis) P1风化黑云母的效应和机制。【方法】通过检测两株菌在不同时间点的发酵液中细胞数量、pH值、葡萄糖剩余量、葡萄糖酸浓度和可溶性Fe、Al释放量,比较它们对黑云母的风化效果与生理机制。采用RNA-seq技术研究这两株菌风化黑云母过程中出现差异的分子机制。【结果】在持续5 d的风化试验中,菌株F77发酵液中的细胞数量和pH值低于菌株P1,葡萄糖酸浓度是菌株P1的27.3-53.9倍,Fe和Al元素的释放量是菌株P1的3.3-23.3倍。比较转录组数据表明,菌株F77特有的基因数量(2 872)和差异基因数量(1 832)均多于菌株P1 (分别为1 903和1 258)。菌株F77在胞内物质跨膜转运与碳代谢、细胞运动、趋化与信号诱导等途径中基因数量也高于菌株P1。此外,菌株F77的超氧化物歧化酶和过氧化氢酶基因差异表达倍数、葡萄糖酸合成基因数量和差异表达倍数也明显高于菌株P1。【结论】菌株F77风化黑云母以及合成葡萄糖酸的能力显著高于菌株P1。菌株F77通过产生葡萄糖酸来促进黑云母的风化。添加黑云母显著促进了菌株F77胞内与矿物风化相关基因的表达,如物质跨膜转运、细胞运动与趋化、信号诱导、碳代谢及能量代谢等途径基因。此外,葡萄糖酸合成途径基因、超氧化物歧化酶基因以及过氧化氢酶基因在矿物风化中可能发挥重要作用。     

茄科作物青枯菌NADH脱氢酶F亚基在细胞运动和致病性中的功能研究

[目的]劳尔氏菌（Ralstonia solanacearum）在茄科作物上引起严重的细菌性青枯病,本研究旨在发掘青枯劳尔氏菌与致病相关的基因。[方法]利用Tn5转座子构建随机插入突变体,分析生物膜形成、细胞运动和致病性;对有表型变化的突变体,运用TAIL-PCR方法鉴定Tn5插入位点,确定所突变的基因。[结果]以模式菌株GMI000为出发菌,总共获得了400个突变体,其中2个突变体不能形成生物膜,在软琼脂平板上的运动能力下降;接种感病番茄植物,这2个突变体都不能引起萎焉症状。TAIL-PCR结果显示,2个突变体的Tn5插入位点都在NADH脱氢酶F亚基（nuoF）中,距离翻译起始位点分别为103-bp和225-bp。ripAY基因启动子推动的nuoF基因互补载体,完全恢复了2个突变体的表型。[结论]NADH脱氢酶复合物是微生物呼吸电子传递链中的第一步催化酶。我们的结果表明,NADH脱氢酶复合物对R.solanacearum生物膜形成、细胞运动和致病性也有重要作用。     

野油菜黄单胞菌中3-羟基脂酰ACP脱水酶Fab Z的生理功能

【背景】野油菜黄单胞菌(Xanthomonas campestris pv. campestris, Xcc)引起十字花科植物黑腐病,在全球范围内造成经济损失,亟须深入研究其致病机理,开发新的黑腐病防控措施。细菌脂肪酸合成系统不仅为细胞膜合成提供原料,其中间代谢产物还是许多生物活性分子合成的底物,具有重要的生理功能,也是抗菌药物筛选的重要靶标。【目的】研究XccfabZ对扩散信号分子(diffusible signal factor, DSF)类信号产量、致病力、胞外酶、胞外多糖和运动性等方面的影响。【方法】利用报告菌株检测法分析了不同替换突变株的DSF类群体感应信号产量。利用同源重组原理,在DSF类信号高产菌株中获得替换突变株,利用高效液相色谱(highperformanceliquid chromatography, HPLC)法测定DSF类信号产量。利用剪叶法检测替换突变株对寄主植物甘蓝的致病力,并分析了不同菌株的胞外多糖、胞外酶和运动性差异。【结果】报告菌株检测法和HPLC法都证明大肠杆菌fabZ替换突变株(XccΔfabZ/pSRK-EcfabZ)中DSF类信号产量显著下降。...     

青枯雷尔氏菌胞外多糖合成缺失突变株构建及其生物学特性

【目的】由青枯雷尔氏菌(Ralstonia solanacearum)引起的植物青枯病是一种毁灭性土传病害。胞外多糖(extracellular polysaccharides,EPS)是青枯雷尔氏菌关键的致病因子之一。通过构建胞外多糖缺失突变株,研究胞外多糖在青枯病致病中的作用。【方法】从青枯雷尔氏菌FJAT-91的基因组中克隆出胞外多糖合成结构基因epsD同源臂,克隆至自杀性质粒p K18mobsacB,再将庆大霉素抗性基因(Gm)插入同源臂中间,获得重组质粒p K18-epsD。将重组质粒转化至青枯雷尔氏菌FJAT-91感受态细胞中,通过同源重组敲除epsD基因,获得EPS合成缺失的突变株FJAT-91Δeps 。研究突变株与野生菌株在菌落形态、胞外多糖合成、运动能力、定殖能力的差异性。【结果】突变菌株FJAT-91ΔepsD与出发菌株FJAT-91相比:胞外多糖产量显著减少,生长较慢;泳动能力(swimming motility)和群集运动能力(swarming motility)显著降低;在番茄苗根部和茎部的定殖能力显著降低;弱化指数(AI)为0.905,鉴定为无致病力菌株。【结论】胞外多糖在青枯雷尔氏菌的致病中起着关键的作用,本课题研究成果为开发植物疫苗提供了优良的材料与研究基础。