铜绿假单胞菌PA1550基因对泳动及蹭动的影响

[目的]:研究与铜绿假单胞菌运动能力相关的基因.[方法]:以一株临床分离的铜绿假单胞菌PA68做受体菌,应用人工Mu转座技术建立了库容为2000的突变子文库,从中筛选出泳动能力和蹭动能力丧失或减弱的突变子,通过基因克隆、测序,GenBankBLAST比对测序结果,互补基因表达确定与铜绿假单胞菌运动能力相关的基因.[结果]:突变子Y46在丧失了泳动运动能力的同时,蹭动能力也发生了减弱.在Y46突变子中,Mu转座子插入到功能完全未知的基因PA1550中.对极性效应及PA1550所在操纵子的分析表明,Mu转座子对插入点下游的基因的转录并不造成影响.[结论]:PA1550与铜绿假单胞菌的泳动及蹭动能力有关.     

铜绿假单胞菌全局调控因子RsmA的缺失影响2个吩嗪基因簇的表达

[目的]为了研究铜绿假单胞菌全局调控因子RsmA对两个吩嗪(Phenazine)合成基因簇phz1和phz2的调控方式与机制.[方法]采用基因缺失和抗性基因(gentamycin resistance cassette,aacC1)插入相结合的策略构建了rsmA基因缺失突变株PA-RG ;通过构建互补表达载体和过表达载体,进一步确认RsmA对绿脓菌素的调控作用 ;采用电转化方法将构建的翻译融合表达载体pMEZ1(phz1'-'lacZ)和pMEZ2(phz2'-'lacZ)分别导入铜绿假单胞菌突变株PA-RG和野生株PAO1,采用Miller法测定融合β-半乳糖苷酶活性.[结果]在GA培养基中,互补分析和过表达分析表明,RsmA抑制绿脓菌素的合成.此外,pMEZ1在突变株PA-RG中的表达增强,为野生株的2-3倍 ;而pMEZ2在突变株PA-RG中的表达降低,野生株是突变株的2倍.[结论]由此初步判定,铜绿假单胞菌全局调控因子RsmA对两个不同吩嗪合成基因簇的调控作用具有特异性,在一定程度上RsmA负调控phz1,正调控phz2.     

转录调节因子σ~(38)介导铜绿假单胞菌绿脓菌素合成代谢调控

【目的】为了进一步鉴定铜绿假单胞菌转录调控因子σ~(38)对2个拷贝吩嗪合成基因簇(phz A1-G1和phz A2-G2)的具体调控方式并推定介导绿脓菌素合成代谢的可能调控机制。【方法】根据铜绿假单胞菌基因组信息,利用同源重组原理构建rpo S基因缺失突变株Δrpo S以及克隆全长rpo S基因作互补分析;再以单一吩嗪基因簇缺失突变株Δphz1和Δphz2为出发菌株,分别构建rpo S缺失突变株Δrpo Sphz1和rpo S插入突变株Δrpo Sphz2,测定并比较野生株及相关突变株的绿脓菌素合成量,初步推定σ~(38)因子对2个不同吩嗪基因簇表达的调控方式。【结果】在GA培养基中,突变株Δrpo S的绿脓菌素合成量比野生株显著增加;互补分析证实,σ~(38)可使突变株Δrpo S的绿脓菌素降低并接近野生株PAO1水平;与对照株Δphz1相比,突变株Δrpo Sphz1的绿脓菌素合成量因σ~(38)因子缺失而显著减少;而与对照株Δphz2相比,突变株Δrpo Sphz2的绿脓菌素合成量因σ~(38)因子缺失显著增加。【结论】转录调控因子σ~(38)对铜绿假单胞菌绿脓菌素的合成代谢的确具一定的负调控作用;结合已报道的研究结果,初步推定:σ~(38)因子通过负调控吩嗪基因簇phz1,正调控吩嗪基因簇phz2的表达实现对绿脓菌素合成代谢的调控。     

铜绿假单胞菌PAO1 ku基因缺失菌株的构建及其对生物被膜耐药性的影响

【背景】铜绿假单胞菌是常见的条件致病菌,易形成生物被膜,具有基因突变率高、耐药性强的特点。非同源末端连接是DNA双链断裂的主要修复途径之一,修复过程会导致DNA突变产生。【目的】研究非同源末端连接对生物被膜中的铜绿假单胞菌基因突变率和耐药性的影响。【方法】通过基因无痕敲除的方法构建PAO1菌株的ku基因缺失突变株Δku并构建其回补株。对比研究突变株和野生菌株生物被膜形成能力、生物被膜状态下各菌的基因突变率以及对抗生素的耐受性。通过荧光定量PCR检测生物被膜中PAO1菌株ku基因的表达水平。【结果】各突变株生物被膜形成能力无显著差异;与野生菌株相比,突变株Δku在生物被膜中的基因突变率以及对环丙沙星和庆大霉素的最低抑菌浓度(minimum inhibitory concentration,MIC)下降。荧光定量PCR结果表明,ku基因在生物被膜形成早期转录水平有明显上调。【结论】非同源末端连接修复途径对生物被膜中的铜绿假单胞菌基因突变率以及耐药性的提高有一定的作用。本研究将为后续进一步阐释铜绿假单胞菌耐药产生机制提供一定的理论依据。     

细菌群体感应参与铜绿假单胞菌胞内聚羟基脂肪酸酯合成的调控

群体感应是细菌根据细胞密度变化调控基因表达的一种调节机制。铜绿假单胞菌中QS系统由lasI和rhlI合成的信号分子3OC12-HSL和C4-HSL以及各自的受体蛋白LasR、RhlR组成,它们以级联方式调控多个基因表达。【目的】研究细菌群体感应(QS)对聚羟基脂肪酸酯合成的调控。【方法】利用铜绿假单胞菌PAO1及其QS突变株为材料通过气相色谱、荧光定量PCR在生理和分子水平上研究QS对聚羟基脂肪酸酯合成的调控。【结果】QS信号分子合成抑制剂阿奇霉素处理铜绿假单胞菌PAO1和QS突变株导致胞内PHA积累量显著减少;铜绿假单胞菌PAO1中C4-HSL合成酶基因rhlI缺失突变株PAO210胞内PHA积累量与野生型无差别;而3OC12-HSL合成酶基因lasI缺失突变株PAO55、3OC12-HSL受体合成酶基因lasR缺失突变株PAO56以及lasI/lasR双缺失突变株PAO57胞内PHA含量与野生型相比明显减少;lasI和lasR的突变株体内PHA合成酶基因phaC1的表达量显著降低,信号分子3OC12-HSL回补实验使phaC1的表达量可恢复到野生株水平,但只可部分恢复lasI缺失导致的胞内PHA合成。【结论】由此推测,铜绿假单胞菌群体感应系统中lasI/lasR系统参与胞内聚羟基脂肪酸酯合成的调控。     

铜绿假单胞菌pcr2基因功能的研究

Ⅲ型分泌系统(type Ⅲ secretion system,TTSS)是铜绿假单胞菌的重要致病因子,pcr2基因位于TTSS基因簇中popN操纵子的第三位,有关该基因的具体功能研究还是空白。首先,本研究采用定点诱变方法构建pcr2-突变体,发现TTSS表达和分泌ExoS和ExoT蛋白的能力显著下降,在HeLa细胞感染实验中,ExoS和ExoT蛋白注入细胞的数量明显低于野生型菌株。其次,我们采用细菌双杂交系统研究了Pcr2蛋白与其它蛋白结合的可能性,发现Pcr2蛋白与PscB蛋白一起能够结合PopN蛋白,同时Western blot实验发现Pcr2蛋白能够调控PopN蛋白的分泌。最后,实验发现Pcr2蛋白本身也能够分泌到细胞外,可能与TTSS分泌器的早期形成过程有关。     

铜绿假单胞菌pcr2基因功能的研究

Ⅲ型分泌系统(type Ⅲ secretion system,TTSS)是铜绿假单胞菌的重要致病因子,pcr2基因位于TTSS基因簇中popN操纵子的第三位,有关该基因的具体功能研究还是空白。首先,本研究采用定点诱变方法构建pcr2-突变体,发现TTSS表达和分泌ExoS和ExoT蛋白的能力显著下降,在HeLa细胞感染实验中,ExoS和ExoT蛋白注入细胞的数量明显低于野生型菌株。其次,我们采用细菌双杂交系统研究了Pcr2蛋白与其它蛋白结合的可能性,发现Pcr2蛋白与PscB蛋白一起能够结合PopN蛋白,同时Western blot实验发现Pcr2蛋白能够调控PopN蛋白的分泌。最后,实验发现Pcr2蛋白本身也能够分泌到细胞外,可能与TTSS分泌器的早期形成过程有关。     

Pip介导铜绿假单胞菌吩嗪基因簇phz2的表达

[目的]为了确定铜绿假单胞菌调控因子Pip对两个不同吩嗪合成基因簇(phz1和phz2)的具体调控方式与可能的调控机制.[方法]根据基因比对结果,采用同源重组技术构建Pip调控因子缺失突变株PA-PG以及克隆ip基因作互补分析;再以已构建的吩嗪基因簇缺失突变株PA-Z1G和PA-Z2K为受体菌,构建突变株PA-PD-Z1G和PA-PG-Z2K,测定并比较野生株及相关突变株的吩嗪-1-羧酸和绿脓菌素的合成量,推定Pip对两个不同吩嗪合成基因簇的调控方式.[结果]在GA培养基中,突变株PA-PG的吩嗪-1-羧酸和绿脓菌素都比野生型明显减少;互补分析显示,突变株PA-PG的吩嗪-1-羧酸和绿脓菌素都显著提高并恢复到野生株PAO1水平;突变株PA-Z1G的吩嗪-1-羧酸和绿脓菌素合成量因Pip缺失而显著减少;而突变株PA-Z2K的吩嗪-1-羧酸和绿脓菌素合成量在Pip缺失后仍保持不变.[结论]初步推定,转录调控因子Pip对铜绿假单胞菌吩嗪合成代谢的确具有促进作用;Pip通过正向调控吩嗪基因簇phz2的合成功能实现对吩嗪合成代谢的调控.     

铜绿假单胞菌Ⅲ型分泌系统的分子调控机制

铜绿假单胞菌是临床上重要的革兰氏阴性条件致病菌.通过Ⅲ型分泌系统,铜绿假单胞菌将其毒力因子注入到真核宿主细胞内部,逃避宿主巨噬细胞的吞噬降解,引起宿主相应的病理变化,是铜绿假单胞菌感染致病的重要原因.本文在简单介绍铜绿假单胞菌Ⅲ型分泌系统组成和功能的基础上,主要对调控T3SS基因转录表达的分子机制的研究进展进行综述和讨论.     

铜绿假单胞菌随机启动子库的构建及受铁调控基因的筛选和鉴定

[目的]针对铁这种几乎所有微生物都必需的,对病原菌尤为重要的营养元素,在全基因组水平上检测铜绿假单胞菌的铁感应基因.[方法]采用含LuxCDABE报道子的质粒pMS402为载体,构建了铜绿假单胞菌的随机启动子库,建立了特定条件下研究铜绿假单胞菌全基因组基因表达变化的高通量平台.[结果]验证了2个已知的受铁调控的基因,并发现了尚未报道的二氢叶酸还原酶,磷酸葡萄糖脱水酶和柠檬酸铁转运蛋白受铁调控的现象,发现与铁相关的四个功能未知的基因和3个假定蛋白的基因.[结论]研究结果对于阐明铁在铜绿假单胞菌中的调控作用,揭示铁对细菌生理及致病性的作用机制提供了理论基础.随机启动子库的构建也为细菌基因组水平研究基因表达提供了一个有用的工具.     

铜绿假单胞菌fur基因缺失突变株的构建及其表型分析

铁摄取调节蛋白(ferric uptake regulator, Fur)是控制铜绿假单胞菌铁代谢和毒力的关键调节因子。许多课题组尝试构建铜绿假单胞菌fur的缺失突变株均失败,因此铜绿假单胞菌的fur一直被认为是必需基因,这导致其生物学功能一直未得到全面的解析。【目的】构建铜绿假单胞菌fur的缺失突变株,并对该突变株的表型进行分析。【方法】以铜绿假单胞菌PAO1为亲本菌株,通过同源重组的方法构建fur缺失突变株,研究该基因对铜绿假单胞菌生长、铁载体生物合成、抗氧胁迫能力、鞭毛形成、生物被膜形成和毒力等的影响。同时,通过遗传分析对fur缺失突变株生长缺陷表型的原因进行探究。【结果】本研究成功构建了铜绿假单胞菌fur基因的缺失突变株,发现缺失突变fur极大地限制了铜绿假单胞菌的生长能力,并降低了该菌对限铁环境的生长适应性,但不影响该菌对高铁环境的生长适应性。铜绿假单胞菌Δfur的这种生长缺陷表型是细胞生长增殖变慢造成的,而不是诱导细胞死亡引起的。然而,其他异源的fur基因能完全互补Δfur的这种生长缺陷表型,暗示铜绿假单胞菌的Fur蛋白在功能上不存在独特性。尽管Fur与毒素-抗毒素系统PacTA存在功能关联性,但是铜绿假单胞菌Δfur的这种生长缺陷表型却与PacT毒素无关。除了影响铜绿假单胞菌的生长表型,缺失突变fur还使铜绿假单胞菌丧失了对铁载体生物合成的抑制作用,导致该菌对H₂O₂更敏感并丧失了鞭毛的形成能力,同时降低了该菌对大蜡螟幼虫的毒力。此外,缺失突变fur还显著提升了铜绿假单胞菌的胞内环二鸟苷酸(cyclic diguanylate, c-di-GMP)水平,从而诱导pelF和pslA基因的表达,进而促进铜绿假单胞菌生物被膜的形成。【结论】fur是可以缺失的非必需基因,在铜绿假单胞菌的正常生长、铁载体生物合成、抗氧胁迫能力、鞭毛形成、生物被膜形成和毒力等方面都发挥着十分重要的作用,这为针对铜绿假单胞菌的疫苗和抗菌药物开发奠定了基础。     

铜绿假单胞菌外毒素A全基因的克隆与分泌性表达

利用PCR技术从铜绿假单胞菌PA103株DNA中扩增到铜绿假单胞菌外毒素A(EPA)全基因,选择合适位点插入pBV221 PLPR启动子下游,构建分泌性表达载体;转化宿主E.coliDH5α、JM109后,热诱导表达;SDS-PAGE分析表明表达产物占菌体总蛋白量的17%左右,分子量69kD左右;分离细胞组分蛋白发现仅有少量重组蛋白以成熟毒素形式分泌到宿主菌的周质间隙,并能检测到Vero细胞毒活性,其余大部分以包涵体形式存在。免疫印迹检测显示,表达产物与兔抗EPA多抗有特异性反应。此项工作为重组EPA的研制建立了有用的技术方法。     

荧光假单胞菌2P24中RstA蛋白的功能鉴定

探究荧光假单胞菌2P24中OmpR家族转录因子RstA的功能,明确其对EmhABC外排泵的调控作用及机制。利用共适应分析预测RstA的潜在功能;采用同源重组技术构建rstA、emhABC基因缺失菌株ΔrstA和ΔemhABC,检测野生型、ΔrstA、ΔemhABC对多种抗生素的敏感性;通过qRT-PCR和β-半乳糖苷酶实验检测emhABC在野生型和ΔrstA菌株中的转录、表达水平;表达纯化His-RstA蛋白并经凝胶阻滞实验检测RstA蛋白与emhABC基因启动子区域的结合活性。结果显示,RstA同EmhABC存在共适应性,并预测RstA与多种抗生素胁迫环境的适应相关;ΔrstA和ΔemhABC对多种抗生素耐受性下降;与野生株相比,突变株ΔrstA中emhABC的转录、表达水平均下降超过3倍;成功表达纯化His-RstA蛋白,经凝胶阻滞实验显示重组His-RstA蛋白可与emhABC基因启动子区域特异性结合。OmpR家族转录因子RstA通过结合在emhABC上游启动子区域正向调控EmhABC的表达,并影响荧光假单胞菌2P24的多重耐药性。     

铜绿假单胞菌对碳青霉烯类抗生素耐药相关基因的筛选

为了在基因组水平筛选获得铜绿假单胞菌PAO1对碳青霉烯类抗生素耐药相关基因,本研究通过构建PAO1转座突变体文库、筛选对亚胺培南、美罗培南和比亚培南耐药及敏感突变株;通过随机PCR、核苷酸测序及序列比对的手段,确定了突变体中转座子的插入位点及其破坏的基因,获得了48个PAO1中对碳青霉烯类抗生素耐药和敏感相关的基因,其中27个基因突变后表现为耐药性增强,21个基因突变后表现为药物敏感性增强.本实验筛选获得的48个基因中有5个与Alvarez-Ortega和Dotsch等人筛选的基因重复.通过对PA0011,PA0667及PA3901进行基因敲除及遗传互补,进一步确证这3个基因均与PAO1对碳青霉烯类的耐药性相关.本次筛选发现了38个新的与碳青霉烯类耐药相关的基因,其中包括13个class4类基因.对这些新基因的进一步研究,不仅有利于全面了解铜绿假单胞菌的耐药机制及其调控网络,而且有利于药物作用靶点的发现,为有效治疗铜绿假单胞菌的感染提供新思路.     

茄科雷尔氏菌的蛋白分泌系统及其特征

茄科雷尔氏菌利用自身的分泌系统能向胞外分泌上百种蛋白, 其中Ⅱ型和Ⅲ型分泌系统通过不同机制将分泌蛋白靶定到胞外或宿主细胞, 是决定茄科雷尔氏菌对宿主产生致病性的主要因素。其中Ⅲ型分泌系统不依赖Sec信号转导系统但必须依赖于宿主细胞的识别激活, 并在病原菌对宿主细胞的特异性识别和细菌在宿主细胞的生长增殖中发挥功能。到目前为止, 已经从茄科雷尔氏菌的GMI1000株系中鉴定出两类在宿主细胞中存在靶标, 并由Ⅲ型分泌系统分泌的效应蛋白Pop2和Gala蛋白家族。主要就茄科雷尔氏菌Ⅲ型分泌系统的基本特征以及效应蛋白及其宿主靶标的相互作用进行综述。     

绿原酸通过增强RsmA的表达抑制铜绿假单胞菌生物被膜的形成

铜绿假单胞菌是常见的人类条件致病菌,其生物被膜的形成会增强菌体的耐药性。已有文献报道绿原酸可抑制铜绿假单胞菌生物被膜的形成,本研究在此基础上主要探究了其对全局性次级代谢调控系统Gac-Rsm表达的影响。结果显示,绿原酸可抑制铜绿假单胞菌生物被膜形成的能力,降低胞外总多糖合成量,但关键胞外多糖psl的合成酶基因pslA转录未受影响,还可增强Gac-Rsm系统中关键调控因子RsmA的表达水平,降低细胞内关键信使分子环二鸟苷酸(cyclic dimeric guanosine monophosphate,c-di-GMP)水平。结果表明,绿原酸可通过增强RsmA的表达来抑制铜绿假单胞菌生物被膜的形成。     

铜绿假单胞菌cntRLMN操纵子介导锌离子摄取的功能鉴定

【目的】本研究以铜绿假单胞菌PAO1 (Pseudomonas aeruginosa PAO1,菌种编号ATCC15692)为对象,研究cntRLMN在锌离子摄取中的功能。【方法】在ΔznuBC的基础上,以同源重组的方法构建了cntRLMN的各种突变菌株,通过质粒接合转移的方法构建其互补菌株及lacZ转录融合报告菌株,运用β-半乳糖苷酶酶活检测研究了Zur蛋白对cntRLMN的转录调控,凝胶阻滞实验(EMSA)检验Zur蛋白与cnt启动子及cnt启动子的突变片段的体外结合,并进一步通过生长曲线分析对cntRLMN中cntR、cntL、cntN等基因的锌离子摄取功能进行了分析和鉴定。最终,通过构建大蜡螟幼虫的侵染模型来研究cntRLMN对铜绿假单胞菌毒力发挥的影响。【结果】lacZ转录融合的酶活分析显示cntRLMN受Zur蛋白的负调控,其表达以Zur蛋白依赖的方式受锌离子饥饿的诱导;EMSA实验的结果显示cntRLMN的启动子可以与His-Zur结合形成DNA-蛋白质复合体,结合位点为GCGTTATAGTATATCAT;生长曲线和大蜡螟幼虫侵染实验的分析结果显示ZnuBC和CntRLMN的功能存在互补性,仅znuBC和cntRLMN双缺失突变时菌株在限锌培养条件下的生长和对大蜡螟幼虫的毒性才受到显著抑制,说明CntRLMN代表另一种独立的锌离子摄取系统。【结论】cntRLMN是受Zur直接负调控的另一种独立的铜绿假单胞菌锌离子摄取系统,对铜绿假单胞菌毒力的发挥起重要作用。     

副溶血弧菌VPA1045和VPA1049调节Hcp2蛋白转位

[目的]副溶血弧菌通过分泌多种毒力因子引起急性胃肠炎,其中Ⅵ型分泌系统(T6SS1和T6SS2)是近年来新发现的一种毒力因子分泌系统,但该系统如何受到调控的、如何影响细胞粘附等问题在副溶血弧菌中尚不清楚.本研究的目的是为了阐明副溶血弧菌调控因子VPA1045和VPA1049对T6SS2分泌系统在转录、翻译和翻译后水平的调控作用.[方法]利用同源重组方法构建Vpa1045和Vpa1049缺失株,荧光定量方法检测T6SS2转位因子hcp2的转录水平差异,免疫印迹分析细菌菌体中Hcp2的表达与上清中Hcp2的跨膜转位差异.[结果]副溶血弧菌VPA 1045和VPA1049的基因结构中均含有Che-Y结构域,属于二元调控因子的反应调节因子.缺失Vpa1045和Vpa1049后,菌体中的Hcp2表达量和基因组中hcp2的转录水平差异不显著,细菌上清中的Hcp2转位量和对HeLa细胞的细胞粘附率与亲本株HZ相比显著下降.[结论]二元调控因子VPA1045和VPA 1049通过上调Hcp2的转位量从而翻译后上调副溶血弧菌T6SS2.     

铜绿假单胞菌铁摄取调节子Fur诱导表达突变株构建及表型分析

铁摄取调节子 (Ferric uptake regulator,Fur) 是细菌控制细胞内铁平衡的一类重要的调节子。铜绿假单胞菌Pseudomonas aeruginosa的fur为必需基因,不能直接敲除。文中通过构建诱导型缺失突变株Δfur/attB::PBAD-fur,来研究该基因对铜绿假单胞菌的生长、生物被膜形成、运动能力和抗氧应激能力等方面的影响。结果表明,当Fur低表达时,铜绿假单胞菌在高铁和低铁环境中出现了生长阻滞的现象;低表达Fur的铜绿假单胞菌抵抗H2O2的能力降低,形成生物被膜的能力减弱,游动、颤动 (Twitching) 和丛集 (Swarming) 运动能力也出现了减弱的现象。Fur的表达直接影响铜绿假单胞菌荧光嗜铁素的产量。在铜绿假单胞菌体内表达来自格瑞菲斯瓦尔德磁螺菌Fur超级家族中的蛋白,可以部分恢复铜绿假单胞菌荧光嗜铁素的产量。由此说明,Fur对铜绿假单胞菌的生长、生物被膜形成、抗氧应激能力和运动能力方面都起着至关重要的作用。本研究为铜绿假单胞菌的防治提供理论指导。     

铜绿假单胞菌水解弹性蛋白能力相关基因的筛选与鉴定

【目的】研究铜绿假单胞菌弹性蛋白水解能力相关基因。【方法】应用人工Mu转座技术构建铜绿假单胞菌野生型菌株PA68的转座突变文库,从2000多个突变子中筛选得到4株弹性蛋白水解能力改变的突变子,并通过克隆及测序获得转座子插入位点侧翼的序列。将铜绿假单胞菌弹性蛋白酶结构基因lasB的转录启始区序列整合入载体pDN19lacΩ并将该重组质粒电转化入野生型菌株PA68及4个突变株中,对报告基因在不同菌株中的表达水平进行测定。【结果】发现4个突变株中Mu转座子分别插入lasA、galU、xcpZ和ptsP 4个基因。ptsP基因失活的突变株中,lasB基因的转录水平是野生型菌株的7%,xcpZ和lasA基因的失活使lasB基因的转录水平分别降低为野生株的54%和75%,galU基因的插入失活使lasB基因的转录上升了1倍。【结论】推测ptsP和galU基因很可能直接或间接地调控着弹性蛋白酶的生物合成。