耻垢分枝杆菌MSMEG_6281 过表达对菌株生长和形态的影响

【目的】耻垢分枝杆菌(Mycobacterium smegmatis mc2155,mc2155)MSMEG_6281为结核分枝杆菌自溶素Rv3717的同源蛋白,通过建立过表达MSMEG_6281的耻垢分枝杆菌菌株,推测该蛋白对耻垢分枝杆菌肽聚糖代谢的影响。【方法】利用RT-PCR方法检测乙胺丁醇(Ethambutol,EMB)作用后MSMEG_6281基因的表达变化;以耻垢分枝杆菌基因组DNA为模板,采用PCR技术克隆MSMEG_6281基因,构建分枝杆菌表达质粒p VV16-MSMEG_6281,进一步建立MSMEG_6281过表达的耻垢分枝杆菌菌株;利用生长曲线检测MSMEG_6281过表达对耻垢分枝杆菌生长的影响;利用扫描电子显微镜分析MSMEG_6281过表达引起的耻垢分枝杆菌形态变化。【结果】EMB处理引起MSMEG_6281基因表达上调;构建了过表达MSMGE_6281的耻垢分枝杆菌菌株(mc2155/p VV16-MSMEG_6281);过表达MSMGE_6281的耻垢分枝杆菌生长缓慢,菌体形态由短杆状转变为长杆状。【结论】MSMGE_6281的过表达可改变耻垢分枝杆菌形态。MSMGE_6281的功能与细胞壁肽聚糖水解相关,在mc2155细胞壁形态维持方面发挥重要作用。     

构建CRISPR-Cas9介导的耻垢分枝杆菌基因组高效删除系统

【背景】耻垢分枝杆菌具有生长迅速和非致病性的特点,可作为结核分枝杆菌致病机理研究替代菌株和类固醇激素生产的工程菌,但目前耻垢分枝杆菌中缺乏高效率的基因组敲除方法。【目的】基于CRISPR-Cas9介导的定点、高效的DNA切割能力,构建耻垢分枝杆菌染色体DNA片段无痕敲除系统。【方法】构建了包含四环素诱导型启动子驱动的密码子优化的cas9基础载体pCas9101,在双侧同源臂长度约为1 kb条件下选用合适的gRNA表达模块,分别测试了对耻垢分枝杆菌mc2155染色体上的3β-羟基类固醇脱氢酶基因(MSMEG_5228,1 071 bp)和胆固醇降解基因簇(MSMEG_5990-MSMEG_6043,约48kb)敲除效率,使用相同大小的同源臂以经典p2NIL-pGOAL方法进行对照,并计算效率。【结果】使用CRISPR-Cas9方法对耻垢分枝杆菌mc2155的3β-羟基类固醇脱氢酶基因敲除效率为22%,胆固醇降解基因簇敲除效率也达到18%,两者连续敲除效率为4%。但对照p2NIL-pGOAL方法未能获得目标DNA片段敲除的菌株。【结论】本文建立的基于CRISPR-Cas9的耻垢分枝杆菌基因组无痕敲除系统显示出较高的敲除效率,该方法可为耻垢分枝杆菌后续研究提供快速高效的基因组操作方法。     

结核分枝杆菌脂阿拉伯甘露聚糖的提纯及活性初步鉴定

目的:提取纯化结核分枝杆菌(MTB)脂阿拉伯甘露聚糖(LAM)。方法:MTB菌体彻底破碎后,去脂,去蛋白,上清液经苯酚萃取,酒精沉淀,得到LAM;以提取的LAM作为包被抗原检测血清中的LAM抗体。结果和结论:提取到LAM抗原,免疫印迹表明,LAM迁移范围相对分子质量为25×103~40×103,主要集中在35×103处。在64例肺结核患者中,有43例LAM-ELISA检测阳性(敏感性为67.19%);在67例健康志愿者中,有64例LAM-ELISA检测阴性(特异性为95.52%)。     

glmU基因敲除后对分枝杆菌细胞壁中聚糖影响的初步分析

应用已构建的glmU基因敲除的耻垢分枝杆菌作为实验模型,对细胞壁中的聚糖的组成成份和结构进行分析。气相色谱与高效液相Dionex的结果共同说明了在mc2155 glmU KOT菌株的细胞壁内,当缺失活性GlmU时,阿拉伯糖含量增加,且其增加是来自于具有分支的阿拉伯糖末端的增多。此结果将能更进一步地认识GlmU的功能以及当GlmU功能异常时对细菌造成的影响,这些都将为研究以GlmU为靶位点的药物对细菌的影响提供实验支持。     

耻垢分枝杆菌的蚯蚓血红蛋白样蛋白MSMEG_3312影响其大环内酯类药物的敏感性

【目的】活性氧类分子是机体有氧代谢的自然产物,可以引起氧化损伤,导致细胞DNA突变、蛋白质失活,是细菌耐药产生的原因之一。蚯蚓血红蛋白家族是能携带氧、可逆地结合氧的一类蛋白,在氧代谢过程中发挥重要作用,与活性氧类分子介导的细菌耐药相关。预测耻垢分枝杆菌(Mycobacterium smegmatis)MSMEG_3312是蚯蚓血红蛋白样蛋白,其功能可能与细菌抗药性有关。【方法】通过生物信息学预测耻垢分枝杆菌MSMEG_3312的结构特征。通过基因敲除、遗传互补和抗药性分析以及启动子表达测定等方法研究MSMEG_3312与耻垢分枝杆菌抗药的相关性。【结果】与野生菌株mc2155相比,msmeg_3312敲除菌株表现为抗大环内酯类抗生素,而且回补msmeg_3312部分丧失了这种耐药表型。此外,大环内酯类抗生素的胁迫在统计上显著下调msmeg_3312启动子的表达。另外,对作用于核糖体的其他药物,敲除菌株和野生菌株没有抗药性差异。【结论】生物信息学分析显示MSMEG_3312的氨基酸序列具有典型的蚯蚓血红蛋白保守的HHE结构域,预测其二级结构含有4个α-螺旋组成的典型蚯蚓血红蛋白结构。MSMEG_3312与耻垢分枝杆菌对大环内酯类抗生素的药物敏感性相关,其可能通过影响药物与核糖体50S亚基的作用来发挥功能。     

乙酰化修饰降低Ku蛋白的DNA结合活性

【目的】研究乙酰化修饰对Ku蛋白活性的影响。【方法】利用耻垢分枝杆菌为表达菌株,转入Ku蛋白表达质粒,纯化具有乙酰化修饰的Ku蛋白和无乙酰化的Ku蛋白突变体,比较两类蛋白的生化活性;分析氧化压力和酸性环境下耻垢分枝杆菌细胞内Ku蛋白乙酰化水平的变化。【结果】Ku蛋白过量表达的耻垢分枝杆菌比转入空质粒的对照菌株生长缓慢;乙酰化Ku蛋白比未发生乙酰化Ku蛋白修复断裂DNA的活性降低、DNA结合活性降低;氧化压力和酸性压力环境下,耻垢分枝杆菌细胞内Ku蛋白数量降低,乙酰化Ku蛋白数量变化不大。【结论】乙酰化修饰能够调节Ku蛋白的DNA结合活性,从而调节非同源末端连接修复系统的活性;Ku蛋白乙酰化程度升高是耻垢分枝杆菌对不良生长环境的反应。     

结核分枝杆菌H37有毒株与无毒株的代谢相关基因pabB和lpdA启动子活性分析

【目的】通过分析结核分枝杆菌无毒株H37Ra的全基因组序列,并与H37Rv基因组序列比较,发现pabB和lpdA预测的启动子区发生了突变。我们利用报告基因,确认启动子突变与其基因转录水平的关系,探索结核分枝杆菌H37Ra毒力丧失的内在原因。【方法】利用生物信息学方法预测这两对基因的启动子区,采用PCR技术克隆这两对基因的启动子,与分枝杆菌启动子探针载体pMC210相连,DNA测序证实连接片段正确后,用电穿孔法将重组质粒转化至耻垢分枝杆菌mc2155。利用Quantitative Real-Time RT-PCR检测报告基因lacZ转录水平的差异,进一步验证这两对基因启动子的突变对相应基因转录水平的影响。【结果】Quantitative Real Time PCR检测结果显示H37RapabB启动子活性是H37Rv pabB启动子活性的6倍(p0.05),而H37Rv lpdA启动子的活性是H37RalpdA启动子的2倍(p0.05)。【结论】pabB,lpdA的启动子在H37Ra中的突变对其启动子的活性产生了影响,其中lpdA启动子的突变可能与结核分枝杆菌H37Ra的毒力丧失有关。     

肽聚糖脱乙酰酶Rv1096对分枝杆菌与宿主细胞相互作用的影响

目的探讨结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis, Mtb)肽聚糖脱乙酰酶Rv1096对分枝杆菌与宿主细胞相互作用的影响。方法利用过表达Rv1096基因的重组耻垢分枝杆菌(Mycobacterium smegmatis, MS)_Rv1096,通过差速离心及胰蛋白酶消化试验,确定Rv1096蛋白的亚细胞定位;通过氨基酸定点突变联合伴刀豆凝集素A(Concanavalin A, ConA)免疫印迹确定Rv1096的O-甘露糖基化位点;运用刃天青显色法检测MS_Rv1096对溶菌酶的抵抗力;通过巨噬细胞感染试验,分析了Rv1096对耻垢分枝杆菌细胞内存活能力和宿主细胞炎症应答的影响。结果确定了Rv1096在重组耻垢分枝杆菌MS_Rv1096中的亚细胞定位在细胞壁;发现Rv1096蛋白含有三个O-甘露糖基修饰位点(~(265)Thr,~(266)Ser,~(267)Ser);细胞外测试结果表明,Rv1096能增强耻垢分枝杆菌对溶菌酶的抵抗能力,最低抑菌质量浓度从1.5 mg/mL升至2.5 mg/mL,而细胞感染显示其并不能显著增强耻垢分枝杆菌在人单核细胞白血病细胞(THP-1细胞)内的存活能力;定量PCR检测结果显示,过表达Rv1096的耻垢分枝杆菌刺激THP-1细胞分泌炎症因子(TNF-α,IL-6和IL-1β)的能力显著下降。通过平行对比证明若删除O-甘露糖基化位点(~(265)Thr,~(266)Ser,~(267)Ser),对Rv1096基因功能无显著影响。结论 Rv1096是一个细胞壁相关蛋白,具有三个O-甘露糖基化位点。过表达Rv1096对耻垢杆菌在宿主细胞内的存活能力无显著影响,但能够降低宿主细胞对耻垢分枝杆菌的炎症因子应答,且上述功能不受O-甘露糖基化修饰影响。     

定量蛋白质组学分析PknG在分枝杆菌中的功能

丝氨酸苏氨酸蛋白激酶G(PknG)是分枝杆菌中一个类似于真核生物蛋白激酶C的蛋白质,对结核分枝杆菌的生长和新陈代谢等生理过程,以及结核分枝杆菌的耐药和在宿主细胞中的存活都起着重要的调节作用.本文在耻垢分枝杆菌(Mycobacterium smegmatis)mc2155中构建了过表达结核分枝杆菌PknG的重组菌株PknG-mc2155,并发现PknG-mc2155的生长速度慢于mc2155.应用化学修饰结合LC-LC-MS/MS的定量蛋白质组学方法,在mc2155和PknG-mc2155中鉴定到了176种有差异表达的蛋白,其中152种蛋白在PknG-mc2155中表达下调,24种蛋白表达上调.这些差异表达的蛋白参与了多个细胞过程,包括代谢、蛋白翻译等.基于这些结果,我们推测PknG-mc2155生长速度慢的原因是因为代谢相关酶如GlpK,ALD和DesA1等蛋白表达的下调;而Ag85A,Ag85C,SecA2等蛋白的上调则增强细菌的感染性;另外KatG蛋白的下调提示PknG的过表达增强了菌株的抗药性.代谢组学分析发现谷氨酸和谷氨酰胺在PknG-mc2155中的水平低于在mc2155中水平,证实了PknG影响谷氨酰胺的稳态平衡.利用蛋白质磷酸化分析,我们发现PknG的苏氨酸残基T-320上有一个自磷酸化修饰,而且在PknG-mc2155菌株中,也鉴定到gltA和glmM上的磷酸化修饰,显示gltA和glmM是PknG的底物.本研究为理解PknG的功能和作用机制提供了新的依据和解释,为深入研究PknG在结核分枝杆菌中的功能奠定了基础,我们的结果也表明蛋白质组学技术是系统研究细菌蛋白质功能的重要工具.     

复苏促进因子结合蛋白A的原核表达及对耻垢分枝杆菌的促生长作用

目的:在大肠埃希氏菌中表达结核分枝杆菌复苏促进因子结合蛋白A(resuscitation-promoting factor-interacting protein A,RipA),观察该蛋白对耻垢分枝杆菌的促生长作用.方法:采用PCR方法,从结核分枝杆菌H37Rv的DNA中扩增出编码RipA蛋白的Rv1477基因,测序正确后克隆入原核表达载体pProEx HTa,构建重组表达质粒pProEx HTa-RipA.以重组质粒转化大肠杆菌DH5a,筛选阳性重组菌株,经异丙基硫代-β-D半乳糖苷(Isopropyl β-D-1-thiogalactopyranoside IPTG)诱导RipA表达,在变性条件下对目的蛋白进行亲和层析纯化.将纯化的RipA蛋白加入到耻垢分枝杆菌中,分光光度法测定细菌的A600,观察RipA蛋白的促生长作用.结果:成功扩增了Rv1477基因,并克隆于表达载体pProEx HTa中,经酶切鉴定获得阳性克隆.经诱导在大肠杆菌中表达出相对分子量为52kDa的目的蛋白,Western-blot结果显示该蛋白与6x His单抗有特异性的反应条带.采用Ni+-NTA柱可获得纯化的目的蛋白.10%M的RipA蛋白可显著促进耻垢分枝杆菌休眠菌的复苏和生长.结论:Papa蛋白在大肠杆菌中成功表达,并能有效促进耻垢分枝杆菌的生长.     

Curcuminoids as inhibitors of thioredoxin reductase: A receptor based pharmacophore study with distance mapping of the active site

Curcumin is the yellow pigment of turmeric that interacts irreversibly forming an adduct with thioredoxin reductase (TrxR), an enzyme responsible for redox control of cell and defence against oxidative stress. Docking at both the active sites of TrxR was performed to compare the potency of three naturally occurring curcuminoids, namely curcumin, demethoxy curcumin and bis-demethoxy curcumin. Results show that active sites of TrxR occur at the junction of E and F chains. Volume and area of both cavities is predicted. It has been concluded by distance mapping of the most active conformations that Se atom of catalytic residue SeCYS498, is at a distance of 3.56 from C13 of demethoxy curcumin at the E chain active site, whereas C13 carbon atom forms adduct with Se atom of SeCys 498. We report that at least one methoxy group in curcuminoids is necessary for interation with catalytic residues of thioredoxin. Pharmacophore of both active sites of the TrxR receptor for curcumin and demethoxy curcumin molecules has been drawn and proposed for design and synthesis of most probable potent antiproliferative synthetic drugs.     

A Unique Protease Cleavage Site Predicted in the Spike Protein of the Novel Pneumonia Coronavirus (2019-nCoV) Potentially Related to Viral Transmissibility

正Dear Editor,In December 2019, a novel human coronavirus caused an epidemic of severe pneumonia(Coronavirus Disease 2019,COVID-19) in Wuhan, Hubei, China(Wu et al. 2020; Zhu et al. 2020). So far, this virus has spread to all areas of China and even to other countries. The epidemic has caused 67,102 confirmed infections with 1526 fatal cases     

Comparative morphology of the carpel in the Liliaceae: Hewardieae, Petrosavieae, and Tricyrteae

The young pistils in the melanthioid tribes, Hewardieae, Petrosavieae and Tricyrteae, are uniformly tricarpellate and syncarpous. They lack raphide idioblasts. All are multiovulate, with bitegmic ovules. The Petrosavieae are marked by the presence of septal glands and incomplete syncarpy. Tepals and stamens adhere to the ovary in the Hewardieae and the Petrosavieae but not in the Tricyrteae. Two vascular bundles occur in the stamens of the Hewartlieae and Tricyrtis latifolia. Ventral bundles in the upper part of the ovary of the Hewardieae are continuous with compound septal bundles and placental bundles in the lower part. Putative ventral bundles occur in the alternate position in the Tricyrteae and putative placental bundles in the opposite. position in the Petrosavieae. The dichtomously branched stigma in each carpel of the Tricyrteae is supplied by a bifurcated dorsal bundle.     

Entwicklungsgeschichte und Ultrastruktur von Pollenkitt und Exine bei nahe verwandten entomophilen und anemophilen Angiospermensippen derAlismataceae,Liliaceae, Juncaceae,Cyperaceae, Poaceae undAraceae

Some closely related members of the monocotyledonous familiesAlismataceae, Liliaceae, Juncaceae, Cyperaceae, Poaceae andAraceae with variable modes of pollination (insect- and wind-pollination) were studied in relation to the ultrastructure of pollenkitt and exine (amount, consistency and distribution of pollenkitt on the surface of pollen grains). The character syndromes of pollen cementing in entomophilous, anemophilous and intermediate (ambophilous or amphiphilous) monocotyledons are the same in principal as in dicotyledons. Comparing present with former results one can summarize: 1) The pollenkitt is always produced in the same manner by the anther tapetum in all angiosperm sub-classes. 2) The variable stickiness of entomophilous and anemophilous pollen always depends on the particular distribution and consistency of the pollenkitt, but not its amount on the pollen surface. 3) The mostly dry and powdery pollen of anemophilous plants always contains a variable amount of inactive pollenkitt in its exine cavities. 4) A step-by step change of the pollen cementing syndrome can be observed from entomophily towards anemophily. 5) From the omnipresence of pollenkitt in all wind-pollinated angiosperms studied one can conclude that the ancestors of anemophilous angiosperms probably have been zoophilous (i.e. entomophilous) throughout.

     

Identification and Characterization of the First Equine Parainfluenza Virus 5

正Dear Editor,Parainfluenza virus 5 (PIV5), known as canine parainfluenza virus in the veterinary field, is a negative-sense,nonsegmented, single-stranded RNA virus belonging to the Paramyxoviridae family (Chen 2018). The virus was first reported in primary monkey kidney cells in 1954 (Hsiung1972), then it has been frequently discovered in various