耐辐射奇球菌crtⅠ基因缺失突变株的构建及其功能研究

利用PCR方法和体内同源重组技术,对耐辐射奇球菌(Deinococcus radiodurans)中控制色素合成的关键基因--crtⅠ进行缺失突变,成功获得红色色素缺失突变株M61.对突变株分别进行不同剂量电离辐射(IR)和不同浓度过氧化氢(H2O2)处理,结果表明与野生型菌株R1相比,突变株M61对电离辐射的抗性降低;对过氧化氢的敏感性明显上升,在高浓度H2O2条件下表现异常敏感.HPLC分析结果显示,crtⅠ基因的完全缺失对色素合成途径产生重要影响,导致番茄红素和其他红色类胡萝卜素的合成被抑制.证明crtⅠ基因是耐辐射奇球菌中控制红色类胡萝卜素合成的一个关键基因.为阐明耐辐射奇球菌中类胡萝卜素参与的抗辐射和抗氧化机制奠定了一定基础,为进一步研究类胡萝卜素在耐辐射奇球菌中的合成途径及功能提供了思路.     

耐辐射奇球菌crtI基因缺失突变株的构建及其功能研究

利用PCR方法和体内同源重组技术,对耐辐射奇球菌(Deinococcus radiodurans)中控制色素合成的关键基因———crtI进行缺失突变,成功获得红色色素缺失突变株M61。对突变株分别进行不同剂量电离辐射(IR)和不同浓度过氧化氢(H2O2)处理,结果表明:与野生型菌株R1相比,突变株M61对电离辐射的抗性降低;对过氧化氢的敏感性明显上升,在高浓度H2O2条件下表现异常敏感。HPLC分析结果显示,crtI基因的完全缺失对色素合成途径产生重要影响,导致番茄红素和其他红色类胡萝卜素的合成被抑制。证明crtI基因是耐辐射奇球菌中控制红色类胡萝卜素合成的一个关键基因。为阐明耐辐射奇球菌中类胡萝卜素参与的抗辐射和抗氧化机制奠定了一定基础,为进一步研究类胡萝卜素在耐辐射奇球菌中的合成途径及功能提供了思路。     

耐辐射异常球菌σ因子Sig2高温胁迫的功能分析

σ因子是原核生物RNA聚合酶的一个亚基,能可逆地结合于RNA聚合酶核心酶的活性催化位点,促进RNA聚合酶正确识别转录起始位点,特异地激活相应基因的表达。耐辐射异常球菌具有极强的抗极端辐射氧化和高温的能力及环境适应性,它含有3个σ因子,其中Sig2可能在该菌环境适应性上发挥着重要作用。构建了耐辐射异常球菌sig2基因的缺失突变株Δsig2,通过48℃高温胁迫冲击实验发现Δsig2对热具有极强的敏感性,相对于对照菌株DR野生型生存能力明显下降;实时荧光定量PCR发现,sig2基因的缺失导致热胁迫相关基因发生不同程度的上调或下调,从而推测sig2基因参与了热胁迫反应的调控。     

铁蛋白DrfE对耐辐射异常球菌抗氧化酶活性的影响

为研究耐辐射异常球菌(Deinococcus radiodurans)中drf E编码的铁蛋白Drf E的功能,通过基因回补试验构建drf E基因的回补菌株(pdrf E∷Δ),对野生型WT、突变株Δdrf E及回补菌株pdrf E∷Δ进行不同浓度H_2O_2和Na Cl胁迫,分别测定野生型WT、突变株Δdrf E和回补菌株pdrf E∷Δ体内Fe2+含量及抗氧化酶类活性。结果显示,drf E基因缺失导致菌株对氧化和盐胁迫敏感,该基因的回补能够恢复菌株对氧化和盐胁迫的抗性。drf E基因缺失导致耐辐射异常球菌体内Fe2+浓度由232μmol/L增加至293μmol/L;80 mmol/L H_2O_2处理30 min后,突变株Δdrf E的CAT活性下降32.74%,SOD下降41.3%。以上结果表明Drf E蛋白可能参与耐辐射异常球菌铁代谢途径,并且在细胞抗氧化体系中发挥重要作用。     

耐辐射球菌基因DRB0099缺失突变株的构建及逆境分析

耐辐射球菌(Deinococcus radiodurans R1)有着极强的辐射抗性.研究其抗辐射的机理对于处理放射性废料有着潜在的应用价值.在耐辐射球菌的基因组中,许多序列的功能未知.其中DRB0099尤为引人注意.将DRB0099缺失突变构建该基因的突变株.对野生型和突变体进行比较后发现,在正常生长条件下的前期阶段(0～16 h),突变体生长速度比野生型慢.16 h以后,野生型逐渐进入稳定生长期.这时,突变株的生长速度高于野生型.但是,野生型的浓度一直高于突变株.表明在DRB0099被删除后,耐辐射球菌的生长可能受到了阻滞.在紫外线照射的条件下,尽管野生型随着照射剂量的增加,存活率越来越低,但是要比突变体高许多.野生型具有比突变体更强的修复DNA双链断裂的能力.DRB0099可能直接参与了对DNA的修复.突变体对H2O2的敏感程度高于野生型,表明野生型耐辐射球菌在对抗活性氧保护其蛋白质、DNA或者DNA修复方面具有比突变体更强的功能.在低浓度H2O2处理条件下,尽管野生型和突变体的存活率都出现下降趋势,但二者的差值并不大.随着H2O2剂量的增加,二者的差值越来越大.表明随着活性氧浓度的增加,蛋白质和DNA损伤的数量增加,失去DRB0099基因功能的突变体比野生型更容易受到损伤.在紫外线照射处理或者H2O2处理条件下,DRB0099能够保护蛋白质和DNA.     

RNA聚合酶σ38亚基缺失对假单胞菌抗生物质合成代谢的影响

设计引物从假单胞菌M18基因组DNA中扩增并获得rpoS基因的378bp保守区段。以此为探针,从假单胞菌基因组文库中克隆了包括rpoS基因全序列及其相邻序列的3.1kb EcoRⅠ_XhoⅠ片段。通过抗性基因（抗庆大霉素基因）的定点插入构建了σ38亚基缺失突变株M18S。HPLC检测结果显示,σ38亚基缺失引起该菌株的抗生物质合成代谢的显著变化。与野生株相比,缺失突变株的吩嗪_1_羧酸在PPM和KMB中2种培养基中合成量由58μg/mL和10.2μg/mL分别减少到20.4μg/mL和0μg/mL;而缺失突变株的藤黄绿脓菌素则相反,在PPM和KMB两种培养基中合成量由0.5μg/mL和20.5μg/mL分别提高到75.4μg/mL和185.6μg/mL。表明σ38亚基可区别性调控假单胞菌M18的抗生物质合成代谢。rpoS基因的互补实验和两种抗生素基因与β_半乳糖苷酶基因的翻译融合表达实验进一步验证了上述的结果: σ38亚基正调控吩嗪_1_羧酸的表达,而负调控藤黄绿脓菌素的表达。     

铜绿假单胞菌parC基因突变与耐氟喹诺酮的关系

研究了成都地区临床分离的铜绿假单胞菌拓扑异构酶ⅣparC基因突变与耐氟喹诺酮类药物的关系。测定临床分离的55株铜绿假单胞菌的MIC值,从中筛选出1株敏感菌和8株耐药菌,以标准敏感菌株ATCC27853作为质控菌株。用PCR反应扩增parC基因的喹诺酮耐药决定区(QRDR),扩增产物片段长度为396bp,同时对上述10株菌的PCR产物进行测序分析。临床分离敏感菌和标准菌株ATCC27853的parC基因序列与国外报道的序列相同,而R25,R42,R43,R44等4株耐药菌株在87位(TCGCG→TTG)均有突变,该单位点突变引起氨基酸由Ser→Leu的改变,此外,新发现在所有耐药菌株115位有一静止突变(GCT→GCG),该突变未引起氨基酸的改变。拓扑异构酶ⅣparC基因突变是铜绿假单胞菌对氟喹诺酮类药物产生耐药性的机制之一,以87位的突变最为常见。     

深圳地区结核分枝杆菌耐利福平株rpoB基因突变分布

目的:调查深圳地区结核分枝杆菌耐利福平(RFP)株rpoB基因突变的分布情况,建立结核分枝杆菌耐药基因快速检测的方法.方法:对55株结核分枝杆菌临床分离株的rpoB基因280个碱基(包括其核心区75个碱基)应用PCR-直接测序法(PCR-DS)测定序列,其中耐利福平株51株,敏感株4株.结果:4株敏感株无突变,92.2%(47/51)耐利福平临床分离株存在rpoB基因突变.基因突变导致531位氨基酸突变率为41.2%(21/51);导致526位氨基酸突变率为29.4%(15/51);导致516位氨基酸突变率为13.7%(7/51).联合突变发生率为2.0%(1/51).未检测到发生缺失或插入碱基突变的菌株.结论:深圳地区结核分枝杆菌耐利福平株发生rpoB基因突变最常见的是531位丝氨酸、526位组氨酸和516位天冬氨酸的基因突变,三者突变率之和为84.3%(43/51).PCR-DS方法可快速测定结核分枝杆菌RFP耐药基因突变.     

单核细胞增生李斯特菌喹诺酮耐药机制研究北大核心CSCD

以食源性单核细胞增生李斯特菌(LM)环丙沙星耐药株为研究对象,旨在调查LM对喹诺酮产生耐药的分子机制。采用琼脂二倍稀释法测定菌株对环丙沙星的最小抑菌浓度(MIC);通过PCR检测喹诺酮耐药决定区(QRDR)基因突变以及质粒介导喹诺酮耐药(PMQR)基因的分布;实时荧光定量PCR检测lde基因在LM菌株中的相对表达量;利用SOE-PCR技术构建lde基因缺失突变株,调查外排泵Lde的作用。结果表明,15株LM耐药菌株GyrA、GyrB、ParC和ParE亚基的氨基酸序列与敏感株100%相似;所有菌株中均未检出PMQR基因。加入外排泵抑制剂利血平后,菌株L28和L47对环丙沙星的MIC值分别下降为原来的1/8和1/4。lde基因在耐药株和敏感株中均有表达,且表达量相近;在环丙沙星的作用下,lde基因在耐药株中的相对表达量增加显著,而在敏感株中的表达量基本没有变化;加入利血平后,lde在耐药株中的表达明显受到抑制。缺失lde基因后,菌株对环丙沙星由耐药转为敏感;利血平存在下突变株对环丙沙星的MIC值不受影响。本研究证明外排泵Lde介导LM对喹诺酮类药物耐药。     

PprⅠ和RecⅩ蛋白对耐辐射奇球菌抗氧化作用的影响

利用基因突变、化学发光法和酶活性分析研究了耐辐射奇球菌中与辐射抗性密切相关的基因pprⅠ(Dr0167)和recⅩ(Dr1310)突变对菌体活性氧清除作用的影响,分析了其对抗氧化酶活性的调控功能.实验结果表明,缺失pprⅠ的突变株对活性氧自由基氧化异常敏感,过氧化氢酶和超氧化物歧化酶活性显著降低.与之相反,RecⅩ对菌体活性氧清除作用表现为一种"负"的影响,即缺失recⅩ的突变株对活性氧自由基的清除能力反而增强了,过氧化氢酶和超氧化物歧化酶的酶活性明显增加.表明这两个基因与抗氧化系统的调控有关.为进一步研究该菌的抗氧化机制提供了一些思路.     

PprI和RecX蛋白对耐辐射奇球菌抗氧化作用的影响

利用基因突变、化学发光法和酶活性分析研究了耐辐射奇球菌中与辐射抗性密切相关的基因pprI(Dr0167)和recX(Dr1310)突变对菌体活性氧清除作用的影响,分析了其对抗氧化酶活性的调控功能。实验结果表明,缺失pprI的突变株对活性氧自由基氧化异常敏感,过氧化氢酶和超氧化物歧化酶活性显著降低。与之相反,RecX对菌体活性氧清除作用表现为一种“负”的影响,即缺失recX的突变株对活性氧自由基的清除能力反而增强了,过氧化氢酶和超氧化物歧化酶的酶活性明显增加。表明这两个基因与抗氧化系统的调控有关。为进一步研究该菌的抗氧化机制提供了一些思路。     

单核细胞增生李斯特菌喹诺酮耐药机制研究

以食源性单核细胞增生李斯特菌(LM)环丙沙星耐药株为研究对象,旨在调查LM对喹诺酮产生耐药的分子机制。采用琼脂二倍稀释法测定菌株对环丙沙星的最小抑菌浓度(MIC);通过PCR检测喹诺酮耐药决定区(QRDR)基因突变以及质粒介导喹诺酮耐药(PMQR)基因的分布;实时荧光定量PCR检测lde基因在LM菌株中的相对表达量;利用SOE-PCR技术构建lde基因缺失突变株,调查外排泵Lde的作用。结果表明,15株LM耐药菌株GyrA、GyrB、ParC和ParE亚基的氨基酸序列与敏感株100%相似;所有菌株中均未检出PMQR基因。加入外排泵抑制剂利血平后,菌株L28和L47对环丙沙星的MIC值分别下降为原来的1/8和1/4。lde基因在耐药株和敏感株中均有表达,且表达量相近;在环丙沙星的作用下,lde基因在耐药株中的相对表达量增加显著,而在敏感株中的表达量基本没有变化;加入利血平后,lde在耐药株中的表达明显受到抑制。缺失lde基因后,菌株对环丙沙星由耐药转为敏感;利血平存在下突变株对环丙沙星的MIC值不受影响。本研究证明外排泵Lde介导LM对喹诺酮类药物耐药。     

耐辐射奇球菌dps突变株的构建和蛋白功能初步研究

Dps(DNAprotection during starvation)蛋白是原核生物中特有的一类具有铁离子结合和抗氧化损伤功能的重要蛋白。利用体外PCR扩增技术和体内同源重组方法,获得了耐辐射奇球菌(Deinococcus radiodurans)dps全基因(DRB0092)缺失突变株。对突变株和野生型分别进行不同浓度过氧化氢(H2O2)处理,结果表明:与野生型菌株R1相比,dps突变株在低浓度H2O2(≤10mmol/L)条件下存活率急剧下降,而高浓度(≥30mmol/L)下则完全致死。Native-PAGE活性染色结果显示,稳定生长期dps突变株体内两种过氧化氢酶(KatA和KatB)的活性较野生型R1分别上调2.3倍和2.6倍。通过质粒构建和大肠杆菌诱导表达,获得可溶性Dps蛋白。体外结合和DNA保护实验结果显示:Dps具有明显的DNA结合功能,并能保护质粒DNA免受羟自由基攻击。本研究证明,Dps蛋白在耐辐射奇球菌抗氧化体系中发挥重要作用,可能对该菌极端抗性机制有重要贡献。     

耐辐射球菌转录因子DdrO的基因克隆与生物信息学分析

目的：克隆耐辐射球菌ddrO基因,并对其进行生物信息学分析,预测其功能。方法：根据耐辐射球菌ddrO基因序列,由Primer Premier 5设计一对引物,以提取的耐辐射球菌基因组为模板,PCR扩增获得耐辐射球菌ddrO基因,序列测定并利用生物信息学软件对ddrO基因的理化性质、高级结构及生物学功能等进行分析与预测。结果：成功获得了ddrO基因。生物信息学分析发现,ddrO基因核苷酸序列长度为396bp,编码一个131aa组成的相对分子质量为14.993kD的预测的DdrO转录因子。核酸同源性搜索及比较分析仅在与耐辐射球菌同属的Deinococcus geothermalis和Deinococcus deserti中发现高度相似的序列;蛋白同源性搜索发现一些与DdrO显著同源的蛋白,如Deide_20570（95%）,Dgeo_0336（90%）,Deide_3p02170（82%）等;结构域分析发现DdrO含有HTH（helix-turn-helix）DNA结合结构域。结论：根据生物信息学结果预测DdrO蛋白可能具有转录调控作用,参与DNA修复和复制,在耐辐射球菌的DNA损伤修复过程中发挥一定作用。     

RNA聚合酶σ^38亚基缺失对假单胞菌抗生物质合成代谢的影响

设计引物从假单胞菌M18基因组DNA中扩增并获得rpoS基因的378bp保守区段。以此为探针,从假单胞菌基因组文库中克隆了包括rpoS基因全序列及其相邻序列的3·1kbEcoRⅠ-XhoⅠ片段。通过抗性基因(抗庆大霉素基因)的定点插入构建了σ38亚基缺失突变株M18S。HPLC检测结果显示,σ38亚基缺失引起该菌株的抗生物质合成代谢的显著变化。与野生株相比,缺失突变株的吩嗪-1-羧酸在PPM和KMB中2种培养基中合成量由58μg/mL和10·2μg/mL分别减少到20·4μg/mL和0μg/mL;而缺失突变株的藤黄绿脓菌素则相反,在PPM和KMB两种培养基中合成量由0·5μg/mL和20·5μg/mL分别提高到75·4μg/mL和185·6μg/mL。表明σ38亚基可区别性调控假单胞菌M18的抗生物质合成代谢。rpoS基因的互补实验和两种抗生素基因与β-半乳糖苷酶基因的翻译融合表达实验进一步验证了上述的结果:σ38亚基正调控吩嗪-1-羧酸的表达,而负调控藤黄绿脓菌素的表达。     

耐辐射球菌转录因子DdrO 的基因克隆与生物信息学分析

目的:克隆耐辐射球菌ddrO基因,并对其进行生物信息学分析,预测其功能。方法:根据耐辐射球菌ddrO基因序列,由Primer Premier 5设计一对引物,以提取的耐辐射球菌基因组为模板,PCR扩增获得耐辐射球菌ddrO基因,序列测定并利用生物信息学软件对ddrO基因的理化性质、高级结构及生物学功能等进行分析与预测。结果:成功获得了ddrO基因。生物信息学分析发现,ddrO基因核苷酸序列长度为396bp,编码一个131aa组成的相对分子质量为14.993kD的预测的DdrO转录因子。核酸同源性搜索及比较分析仅在与耐辐射球菌同属的Deinococcus geothermalis和Deinococcus deserti中发现高度相似的序列;蛋白同源性搜索发现一些与DdrO显著同源的蛋白,如Deide₂0570（95%）,Dgeo₀336（90%）,Deide₃p02170（82%）等;结构域分析发现DdrO含有HTH（helix-turn-helix）DNA结合结构域。结论:根据生物信息学结果预测DdrO蛋白可能具有转录调控作用,参与DNA修复和复制,在耐辐射球菌的DNA损伤修复过程中发挥一定作用。     

耐辐射奇球菌铁结合蛋白DRA0258的抗氧化功能

【目的】通过对极端环境耐受的耐辐射奇球菌Deinococcus radiodurans R1全基因组进行序列比对分析,获得具有铁储备蛋白Ferritin类似功能基序的未知功能蛋白DRA0258,采用分子生物学技术对该蛋白的功能和性质进行了验证和分析。【方法】首先对DRA0258进行克隆表达和纯化,并经络合物显色法测定蛋白上铁结合含量;通过三段连接敲除法构建dra0258突变株,检测突变株在双氧水协迫下的生存率、总抗氧化活性及过氧化氢酶活性;利用实时定量PCR检测突变株内抗氧化酶类及铁转运相关性调控蛋白的基因转录水平。【结果】经体内外蛋白铁含量检测证实DRA0258具有一定的铁结合能力;双氧水生存率实验表明dra0258的缺失导致细胞的抗氧化能力显著下降;过氧化氢酶活性、总抗氧化活性检测及抗氧化酶类的基因转录水平检测证实dra0258基因的缺失导致细胞内一些抗氧化基因转录水平下调,细胞的抗氧化应激系统受到损伤,并影响了一些铁调控网络蛋白的基因转录水平。【结论】本研究证实DRA0258是一种铁结合蛋白,该编码基因的缺失影响胞内铁转运系统并使细胞抗氧化能力下调。     

产甘油假丝酵母HOG1 MAPK同源基因CgHOG1的克隆及特征分析

摘要:【目的】获得产甘油假丝酵母(Candida glycerinogenes)耐高渗和过量合成甘油的关键调控基因—丝裂原活化蛋白激酶基因(CgHOG1),并考察其渗透压调节功能。【方法】运用简并PCR 结合Self-Formed Adaptor PCR技术从产甘油假丝酵母基因组中克隆CgHOG1基因并进行生物信息学相关分析,将CgHOG1基因在酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae W303-1A)hog1Δ缺失突变株中互补表达,考察菌株耐渗透压能力变化。【结果】所获得CgHOG1基因全长1164 bp,编码387个氨基酸序列(GenBank No. KC480066);氨基酸序列与来源于Ogataea parapolymorpha的Hog1p同源性最高,为86%;该基因在酿酒酵母hog1Δ缺失突变株中异源表达能够显著提高菌株的抗盐耐高渗和甘油合成能力。【结论】本文所获得的基因CgHOG1是一个具有耐高渗和过量合成甘油调控功能的新基因,研究结果为产甘油假丝酵母超高渗应答机制的研究及抗盐耐旱作物改造提供了新的基因。     

耐辐射球菌基因DR1709与DR2523的突变分析

摘要：【目的】检测在耐辐射球菌抵抗外来辐射和氧自由基的过程中,锰离子转运蛋白基因（DR1709和DR2523）是否发挥了作用。探讨锰离子、锰离子转运蛋白基因与耐辐射球菌辐射抗性之间的关系。【方法】分别构建这两个基因的突变体。对突变体和野生型进行紫外线照射和过氧化氢处理。对处理后的菌株存活率进行分析。【结果】DR2523被突变以后,耐辐射球菌在tryptone-glucose-yeast extract (TGY)培养液中的生长受影响很小。而DR1709突变体M1709在对数生长阶段的生长速度远低于野生型。     

耐辐射奇球菌dps突变株的构建和蛋白功能初步研究

Dps(DNAprotection during starvation)蛋白是原核生物中特有的一类具有铁离子结合和抗氧化损伤功能的重要蛋白。利用体外PCR扩增技术和体内同源重组方法,获得了耐辐射奇球菌(Deinococcus radiodurans)dps全基因(DRB0092)缺失突变株。对突变株和野生型分别进行不同浓度过氧化氢(H₂O₂)处理,结果表明:与野生型菌株R1相比,dps突变株在低浓度H₂O₂(≤10mmol/L)条件下存活率急剧下降,而高浓度(≥30mmol/L)下则完全致死。Native-PAGE活性染色结果显示,稳定生长期dps突变株体内两种过氧化氢酶(KatA和KatB)的活性较野生型R1分别上调2.3倍和2.6倍。通过质粒构建和大肠杆菌诱导表达,获得可溶性Dps蛋白。体外结合和DNA保护实验结果显示:Dps具有明显的DNA结合功能,并能保护质粒DNA免受羟自由基攻击。本研究证明,Dps蛋白在耐辐射奇球菌抗氧化体系中发挥重要作用,可能对该菌极端抗性机制有重要贡献。