基于rhaSR嵌合操纵子的构建及其在大肠杆菌中表达的研究

通过PCR等重组DNA技术,构建了含rhaSR启动子表达调控元件、RhaR基因、报告基因gst(谷胱甘肽-S-转移酶)的两个嵌合操纵子,并插入大肠杆菌表达载体pALEX中构成pALEX-PR1和pALEX-PR2。其中pALEX-PR2的RhaR基因上游为原有的SD序列,而pALEX-PR1的RhaR基因上游则插入了增强的SD序列。把这两个重组表达质粒分别转入大肠杆菌BL21(DE3)中,报告基因gst能够在L-鼠李糖诱导下表达,其表达量是非诱导条件下的4～5倍,且pALEX-PR1的表达量是pALEX-PR2的3.14倍。以上结果表明,gst的表达既受L-鼠李糖诱导,同时又受RhaR的正调控。SDS-PAGE结果显示,GST占大肠杆菌培养物总可溶蛋白的5.41%(W/W),平均1L培养物可获得3.0mg纯化的GST。酶活性分析表明,所构建的嵌合操纵子表达的GST保持了正确的构型且具有很高的活性。     

基于rhaSR嵌合操纵子的穿梭表达载体及其在鱼腥藻细胞中表达的初步研究

通过PCR等基因重组技术,以pKT-215（起源于RSF1010）为载体,构建了带有PR序列（含rhaSR操纵子表达调控元件、rhaR基因、报告基因gst的嵌合操纵子）和PT序列（含rhaSR操纵子表达调控元件及rhaT基因）的二种穿梭表达载体pKT～PTR、pKT—PR。其中,在RhaR基因上游设计和插入了增强的SD序列。首先将pKT—PTR、pKT—PR分别转化入大肠杆菌BL21（DE3）中,在不同培养基条件下,即舍鼠李糖与不含鼠李糖的培养基中进行表达,紫外分光光度计测定GST蛋白（谷胱甘肽-S-转移酶）的活性。结果表明,含嵌合操纵子的穿梭表达载体能在L-鼠李糖的诱导下表达,gst基因的表达量诱导备件下比非诱导条件下高3倍左右,且表达载体上的thaT基因并不能提高gst的表达;其次,利用三亲结合的方法将2种表迭质粒转入鱼腥藻Annbaena sp．PCC 7120中,抗生素筛选后得到能稳定遗传的转基因藻,并以转基因藻的质粒DNA为模板进行PCR检测。最后,转基因藻GST酶活力分析结果表明,嵌合操纵子PR在蓝藻细胞中的诱导表达效率极低,表达条件还需进一步优化。尝试将诱导型的操纵子转入蓝藻,具有潜在的应用价值。     

大肠杆菌棉子糖操纵子

大肠杆菌（Ｅscherichia coli）棉子糖（raf）操纵子位于质粒,它编码能够使大肠杆菌吸收和利用三糖棉子糖的蛋白,即一个主动运输系统（Ｒaf透性酶）,α－关乳糖苷酶和蔗糖水解酶。raf操纵子包括启动子rafP,调节基因rafR,操纵基因rafO以及rafA,rafB,rafD三个结构基因。这个操纵子一个阻遏蛋白RafR负控制,同时以环腺苷－代谢降解物基因激活蛋白（cAMP-CAP）为中介的正调控也参与调节。     

大肠杆菌棉子糖操纵子

大肠杆菌(Escherichiacoli)棉子糖(raf)操纵子位于质粒,它编码能够使大肠杆菌吸收和利用三糖棉子糖的蛋白,即一个主动运输系统(Raf透性酶),α半乳糖苷酶和蔗糖水解酶。raf操纵子包括启动子rafP,调节基因rafR,操纵基因rafO以及rafA,rafB,rafD三个结构基因。这个操纵子由一个阻遏蛋白RafR负控制,同时以环腺苷代谢降解物基因激活蛋白(cAMPCAP)为中介的正调控也参与调节。     

色氨酸操纵子调控机理详析

色氨酸操纵子是最早被研究的细菌合成代谢调控、基因表达调控的模型之一。其中阻遏蛋白对转录起始的抑制作用、色氨酸作为辅阻遏物的作用以及通过定点突变揭示的弱化作用的分子机制已基本被阐明。此外,色氨酸操纵子RNA结合弱化蛋白、NusA、NusG、TrpY等调节蛋白对细菌色氨酸操纵子弱化作用的调节机制也在近年来得到进一步揭示。特别是在枯草芽孢杆菌中,色氨酸操纵子主要依赖于转录衰减机制调控,包括由色氨酸激活的色氨酸操纵子RNA结合弱化蛋白与新生转录产物结合形成内部终止子,导致5′非翻译区（5′UTR）转录终止。NusA、NusG通过刺激RNA聚合酶在5′UTR的U107和U144位点暂停,释放出RNA聚合酶,最终造成转录终止。不同的是,在U144位点NusA参与的转录弱化机制依赖其发夹结构,且NusA与RNA聚合酶作用促进了RNA结合弱化蛋白与新生转录产物的结合,使转录终止。而NusG是通过与非模板DNA链中的一段富含T碱基序列和RNA聚合酶同时互作,阻止了RNA聚合酶向下游移动,从而引起RNA聚合酶高效停滞。但在细菌操纵子中,绝大多数调节因子参与的弱化机制最终依赖于ρ因子,从而导致多达一半的转录终止事件发生。近年来,随着学科的发展,越来越多关于色氨酸操纵子调节机制新概念被挖掘报道,这也使人类对色氨酸操纵子的表达调控机制的认知愈加详尽。     

产肠毒素性大肠杆菌K88菌毛装配

K88菌毛介导产肠毒索性大肠杆菌在小肠上皮细胞的粘附,是引起新生仔猪腹泻的主要致病因子之一.菌毛的合成与装配是由fae操纵子调控的,fae操纵子包含10个基,faeA-fae J,其中有些基因表达菌毛装配所需的各种结构蛋白、分子伴侣和调控因子.菌毛的装配过程是由fae操纵子调控,通过分子伴侣,锚定蛋白的相互协同作用完成,组装成结构蛋白的多聚体.继阐明K88菌毛装配调控机理之后,K88菌毛在非毒素源性大肠杆菌及其它原核生物中装配也取得成功,同时菌毛结构蛋白在真核生物中组装也取得了很大进展.     

青霉素酰化酶操纵子为负调控模型

质粒pBR322用HindⅢ—BarnH Ⅰ双酶切作为载体,从质粒pPAd上克隆含有pac操纵基因的HindⅢ一。BglⅡl．65kb的DNA片段,得到质粒pPA41。质粒pBR322和pPA41转化染色体上含有完整pac操纵子的大肠杆菌D816,进行操纵基因滴定。大肠杆菌D816、D816(pPA4l)．D816(pBR322)在22℃摇瓶发酵96h,NIPAB法测定青霉素酰化酶活性。结果发现,在不加诱导剂时,D816(pPA41)产生的青霉素酰化酶是D816细胞的2．5倍,在加诱导剂时,D816(pPA41)产生的青霉素酰化酶是D816细胞的1．3倍。对照组D816(pBR322)细胞产生的青霉素酰化酶和：D816细胞产生的几乎一致,说明质粒pPA41的竞争滴定作用确是其上克隆的操纵基因引起的。高拷贝的操纵基因(pPA41)和pac操纵子竞争结合调节蛋白,使得pac操纵子表达增加,说明调节蛋白在pac操纵子表达过程中起阻遏作用,调节蛋白为阻遏蛋白,pac操纵子为负调控模型。R．NA—DNA点杂交检测pac基因表达,发现D816(pPA41)细胞转录产生的pac—mRNA量明显高于D816细胞,mRNA量和青霉素酰化酶活性呈现一致的趋势,证实了pac操纵子的负调控发生在转录水平。     

利用荧光指示分子IeGFP比较vip3A和cry1Ia基因启动子活性

苏云金芽孢杆菌（Bt）的Vip3A和Cry1Ia蛋白质序列无同源性,但具有其他相似的特征,例如在孢子形成早期合成,然后跨膜转运至胞外。本研究以新型融合荧光蛋白IeGFP为报告分子,比较vip3A（Pv）和cry1Ia基因（Pi）启动子的调控模式和活性。结果表明,在大肠杆菌中,两者均为组成型启动子。通过荧光信号强度的比较发现,在大肠杆菌中,Pi活性显著强于乳糖操纵子调节基因启动子（PlacI, P<0.01）,但比PlacI增强型突变体（PlacIq, P<0.01）和cry1Ac基因启动子（Pac, P<0.01）弱。在3个Bt启动子中,Pv活性最弱,接菌12 h后,与PlacI接近（P>0.05）。在Bt菌株中,Pv对IeGFP的表达调控与之前报道的Pi相似。启动子的Shine-Dalgarno（SD）序列与目的基因起始密码子（AUG）之间的间隔区域在调节细菌的蛋白质翻译效率方面发挥重要作用。本研究中构建的大部分Pv与Iegfp基因的间隔区域突变,均导致相应大肠杆菌和Bt细胞的荧光强度显著降低（P<0.05）,说明融合荧光蛋白IeGFP具有较好的灵敏度。该研究不仅确定了2种启动子在Bt和大肠杆菌中的活性,而且验证了IeGFP指示弱启动子活性的可行性。     

热休克蛋白增加大肠杆菌抗逆性和乙醇产量的研究

目的：研究热休克蛋白对增加大肠杆菌抗逆性和乙醇产量的影响。方法：运用基因工程技术,用大肠杆菌的Lac启动子、运动发酵单胞菌的丙酮酸脱羧酶基因（pdc）和乙醇脱氢酶基因（adhB）,构建可以在大肠杆菌中表达的Lac-AP操纵子。Lac-AP操纵子导入大肠杆菌,可使大肠杆菌发酵糖生产乙醇。再用来自超嗜热菌强烈火球菌（Pyrococcus furiosus）的小分子热休克蛋基因（sHsp）,构建在大肠杆菌中表达的Lac-APH操纵子。结果：成功地构建了耐高温产生乙醇的大肠杆菌LAPH和LAP,它们发酵后乙醇的产量分别为11.5g/L、7.9g/L,而对照菌LH的产量只有为0.5g/L。与对照菌LH相比,LAPH和LAP的产量分别提高了23倍和15.8倍。结果证明：与对照LAP相比,热休克蛋白使菌种LAPH的45℃温度耐受性提高15.75倍、50℃温度耐受性提高40.7倍,乙醇的产量增高高达4.74倍。结论：研究表明,小分子热休克蛋白的表达,可使细菌在致死温度下的存活率显著提高,耐受温度明显增强,乙醇产量显著提高。     

Hsp提高细菌的逆境生存能力和乙醇产量

目的：用热休克蛋白Hsp（HeatShockProteins）基因重组大肠杆菌,改善细胞生长状况、提高大肠杆菌的逆境耐受性和乙醇产量。方法：将来自Pyrococcus加诬凇的基因Hsp与Lac启动子串联,构建成由Lae启动子调控Hsp表达的操纵子,经该操纵子转化的大肠杆菌分别在高渗透压、酸性条件、高温和高糖的条件下发酵,利用气相色谱检测发酵液中的乙醇含量。结果：含有Hsp基因的工程菌与不含Hsp基因的对照菌相比,在0．4mol／LNaCl的高渗透压下乙醇产量提高1．5倍、在pH4．5的酸性条件下提高1．2倍、在高温高糖的条件下提高5．95倍。结论：热休克蛋白Hsp基因的表达可以提高大肠杆菌在逆境中的代谢能力。     

Linker regions of the RhaS and RhaR proteins

Substitutions within the interdomain linkers of the AraC/XylS family proteins RhaS and RhaR were tested to determine whether side chain identity or linker structure was required for function. Neither was found crucial, suggesting that the linkers do not play a direct role in activation, but rather simply connect the two domains.