大肠杆菌抗噬菌体基因的挖掘及其抗噬菌体菌株的构建

【目的】噬菌体是工业发酵侵染底盘细胞的专一性病毒，由于其广泛存在以及难以根除，极大影响了发酵生产，从基因水平进行抗噬菌体基因的挖掘以及功能验证可以显著增强底盘细胞的抗噬菌体的能力，从而达到从源头上抵御噬菌体污染的目的。为了选育具有噬菌体抗性的工程菌株，本研究旨在分析选取抗噬菌体的基因以及构建抗噬菌体的工程菌株。【方法】采用共进化筛选、重测序手段、重组菌株构建以及噬菌体侵染的敏感验证实验等方法，获得具有抗噬菌体属性的工程菌株。【结果】实验通过共进化共筛选得到7株抗噬菌体驯化菌株，基因组重测序以及Annovar软件分析，发现了12个基因发生位点突变，选取位点突变频率较高的dnaE (DNA聚合酶III亚基α)、yhjH (环状二GMP磷酸二酯酶)及rzoD (假定的噬菌体裂解脂蛋白) 3个基因分析对噬菌体的抗性，突变基因过表达菌株对噬菌体BL21 Virus 01、BL21 Virus 02、BL21 Virus 06、T1和T7具有明显的抗性；吸附率测定结果表明，基因dnaE和yhjH影响噬菌体复制，而基因rzoD突变影响噬菌体吸附过程。使用定量PCR进一步分析突变基因dnaE和yhjH对噬菌体的抗性作用，结果表明基因dnaE、yhjH突变影响噬菌体基因组BL21 Virus 01的复制过程，而rzoD突变影响噬菌体BL21 Virus 01的吸附过程。【结论】基因dnaE、yhjH、rzoD的位点突变能够有效抵御噬菌体的侵染，同时含有3个位点突变的工程菌株BC11具有较广范围内的噬菌体抗性，是潜在的抗噬菌体底盘细胞。本研究为抗噬菌体基因挖掘与初步解析以及开发抗噬菌体工程菌株提供借鉴。     

荧光标记噬菌体快速检测K1荚膜大肠杆菌方法的建立及应用

【背景】大肠杆菌(Escherichia coli,E.coli)是引发新生儿脑膜炎和禽类脑膜炎最常见的革兰氏阴性菌,其中含K1荚膜大肠杆菌是重要的病原菌。目前,K1荚膜大肠杆菌的检测方法存在一些弊端。【目的】利用PNJ1809-36噬菌体的宿主特异性建立快速检测K1荚膜大肠杆菌的方法。【方法】用荧光染料SYBR Gold标记PNJ1809-36噬菌体,侵染33株受试菌,在荧光显微镜下观察,测定该方法的特异性;倍比稀释宿主菌DE058,用荧光标记噬菌体侵染,测定该方法的灵敏度;用荧光标记噬菌体检测8份模拟粪样,测定该方法的临床应用效果;测定4℃避光保存4个月的荧光标记噬菌体的效价和检测效果。【结果】33株受试菌中的9株K1荚膜大肠杆菌有8株可见环状荧光,1株未能检出;20株非K1荚膜大肠杆菌以及4株非大肠杆菌属细菌均不能观察到荧光,检测灵敏度达100CFU/mL。8份模拟粪样的检测结果显示,3份含有K1荚膜大肠杆菌的粪样均可见环状荧光,5份不含K1荚膜大肠杆菌的粪样均无荧光。荧光标记噬菌体4℃避光保存4个月后效价无明显下降,检测效果无明显变化,表明该荧光标记噬菌体在4℃避光条件下较稳定。【结论】用荧光标记的PNJ1809-36噬菌体能够在15min内特异、快速、直观地检测K1荚膜大肠杆菌。     

鸡源大肠杆菌噬菌体vB_EcoM-E33的分离鉴定和基因组特征及其治疗效果评价

【背景】大肠杆菌是导致规模化养殖家禽死亡的重要病原体,噬菌体防治耐药性细菌感染具有广阔的应用前景。【目的】从鸡场环境样本中分离出噬菌体,研究其生物学活性特征及其对白羽肉鸡大肠杆菌病的治疗效果。【方法】采用双层平板法分离纯化噬菌体vB_EcoM-E33(E33);利用透射电镜观察其形态特征;克隆噬菌体E33基因组序列并分析其基因组特征;通过裂解谱、最佳感染复数、理化因子耐受性和一步生长曲线确定噬菌体E33的生物学活性;构建白羽肉鸡大肠杆菌感染模型,检测噬菌体E33的治疗效果。【结果】从鸡场粪便样本中分离到一株Straboviridae科噬菌体E33,其宿主谱为35.4%(34/96),基因组全长为170625bp,包含271个开放阅读框和2个tRNA,无毒力基因和耐药基因。以Escherichia coli E32为宿主菌增殖,噬菌体E33的潜伏期为10min,暴发量为60PFU/cell;当感染复数为0.001时,噬菌体E33效价最高,达到1.93×10⁹PFU/mL;在50℃以下和pH3.0–11.0范围内活性稳定;对紫外线敏感。口服10⁸CFU/mL的致病性E.coliO78构建白羽肉鸡感染模型,肌肉注射10⁸PFU/mL噬菌体E33具有良好的治疗效果。【结论】噬菌体E33具有宿主谱宽、裂解性能高、理化因子耐受性强、不携带有害基因等优点,具有较好的开发价值,有望作为抗生素替代品用于鸡场致病性大肠杆菌病的防控。     

基于MS2噬菌体lys基因的质粒型条件自溶菌的构建与应用

【背景】传统外源蛋白的原核表达通常需要以超声破碎或者酶解的方式破碎菌体,过程比较烦琐。【目的】构建基于MS2噬菌体lys基因的质粒型条件自溶菌,以简化外源蛋白的获取流程。【方法】从MS2噬菌体中克隆lys基因,构建重组表达质粒,并在大肠杆菌BL21(DE3)中异源表达,以此构建质粒型条件自溶菌,通过生长曲线和菌落形成单位反映自溶菌裂解效率,利用SDS-PAGE检测外源蛋白释放情况。【结果】构建了pBAD-lys BL21(DE3)、pBAD-Opti-lys BL21(DE3)及pCDF-BAD-Opti-lys BL21(DE3)这3种质粒型条件自溶菌。以上自溶菌在阿拉伯糖诱导后其宿主裂解效率均为99.99%以上,CFU结果显示含pCDF-BAD-Opti-lys质粒的宿主裂解效果更优,在此自溶菌BL21(DE3)中表达含His标签的重组绿色荧光蛋白(enhanced green fluorescent protein,eGFP),经阿拉伯糖诱导后菌体中约63.00%以上的eGFP释放至胞外,利用Ni-NTA可以直接从培养基中纯化得到约30 kDa的单一目的蛋白。【结论】基于MS2噬菌体lys基因成功构建了阿拉伯糖诱导的质粒型条件自溶菌,此自溶菌能够以自我裂解的方式释放大部分胞内外源蛋白,简化传统外源蛋白获取流程。     

短头熊蜂肠道拮抗菌株的分离筛选鉴定及其生物特性评价

【背景】近年来,由于栖息地减少、农药的大量使用及病原菌侵染等综合因素,导致全世界的熊蜂种类与数量逐年减少,病原菌的侵染可通过微生物在自身生长过程中会产生的抑菌物质进行有效抑制或杀灭。【目的】短头熊蜂(Bombus breviceps)长期生存在野外环境中,其肠道内存在着大量微生物资源。从短头熊蜂肠道内筛选拮抗菌株,并对其抑菌特性进行研究。【方法】采用牛津杯双层法筛选拮抗菌株,测定抑菌活性最佳菌株发酵液的抑菌物质稳定性与抑菌广谱性等抑菌特性,并借助细胞膜通透性、流式细胞仪检测等试验探究其抑菌机制。【结果】得到了5株具有明显抑菌作用的拮抗菌株,其中果杆菌(Fructobacillus tropaeoli)CZ01对金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、沙门氏菌(Salmonella choleraesuis)、大肠杆菌(Escherichia coli)、福氏志贺氏菌(Shigella flexneri)和无乳链球菌(Streptococcus agalactiae)这5种病原指示菌都具有高度抑菌效果。菌株CZ01对金黄色葡萄球菌的抑菌效果最佳,抑菌圈直径可达到(21.21±0.25) mm,在121 ℃处理后仍具有67.36%以上的抑菌活性,调整pH值为10.0时仍具有78.16%的抑菌活性。【结论】短头熊蜂肠道微生物资源较丰富,尤其是果杆菌(F.tropaeoli)CZ01具有抑菌活性高、稳定性好、抑菌谱广等特性,对金黄色葡萄球菌具有良好的杀灭效果,显示出良好的应用潜能。     

朱鹮肠道微生物多样性与产酶活性

【背景】朱鹮是我国国家一级保护动物,属于世界上最濒危的鸟类之一。对朱鹮肠道微生物的多样性和产胞外酶活性进行分析,可为朱鹮种群数量恢复提供思路。【目的】了解朱鹮肠道微生物的多样性,测定其产胞外酶活性。【方法】采用纯培养的方法获得朱鹮肠道微生物,通过革兰氏染色和生理生化鉴定,结合16S rRNA基因扩增和序列分析对细菌进行鉴定。使用水解圈法筛选产淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶、脂肪酶的菌株。【结果】从人工喂养的朱鹮新鲜粪便中共分离到296株细菌,共计2个门11个属。变形菌门(Proteobacteria) 236株,占分离总数的79.73%,分别为：埃希氏菌属(Escherichia) 137株,占分离总数的46.28%;哈夫尼亚菌属(Hafnia) 39株,占分离总数的13.18%;变形菌属(Proteus) 28株,占分离总数的9.46%;柠檬酸杆菌属(Citrobacter) 23株,占分离总数的7.77%;气单胞菌属(Aeromonas) 6株,占分离总数的2.03%;肠杆菌属(Enterobacter) 1株,占分离总数的0.34%;志贺菌属(Shigella) 1株,占分离总数的0.34%;克雷伯菌属(Klebsiella) 1株,占分离总数的0.34%。厚壁菌门(Firmicutes) 60株,占分离总数的20.27%,分别为：肠球菌属(Enterococcus) 33株,占分离总数的11.15%;库特氏菌属(Kurthia) 14株,占分离总数的4.73%;芽孢杆菌属(Bacillus) 13株,占分离总数的4.39%。优势菌群为变形菌门(Proteobacteria)中的埃希氏菌属(Escherichia),占细菌总数的46.28%。经过生理生化鉴定,每个菌株生理生化鉴定出的种属与各自的16S rRNA基因鉴定出的种属相一致。产酶活力分析结果显示有238株产蛋白酶、25株产脂肪酶、24株产淀粉酶、15株产纤维素酶,分别占分离总数的80.41%、8.45%、8.11%和5.07%。【结论】朱鹮肠道微生物分离出的细菌可分为2门11属,优势菌群为变形菌门(Proteobacteria)中的埃希氏菌属(Escherichia),占细菌总数的46.28%;产酶活性分析显示,80.41%的菌株具有产蛋白酶能力。     

马蜂肠道菌的分离鉴定及产消化酶功能菌株的筛选

【背景】马蜂(Vespa mandarinia Smith)可以防治多种田间害虫,还具有药用价值,其肠道菌群结构和功能还有待研究。【目的】获得马蜂肠道可培养细菌并筛选出具有产消化酶功能的菌株,为理解肠道菌对宿主的影响机理及功能菌株的利用提供科学依据和研究材料。【方法】采用传统细菌分离培养法获得马蜂肠道菌,结合形态学以及16S rRNA基因序列分析进行鉴定;利用水解圈法分别筛选产蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶菌株;通过测量水解圈D与菌落直径d的比值,比较不同细菌的产酶能力。【结果】在马蜂肠道中共分离出6属10种细菌,其中芽孢杆菌属5种,肠球菌属、葡萄球菌属、明串珠菌属、乳球菌属和不动杆菌属各1种。从获得的61个菌株中筛选出6个具有产消化酶功能的菌株。其中,苏云金芽孢杆菌V44具有产蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶和纤维素酶4种消化酶的能力;粪肠球菌V6具有产淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶3种消化酶的能力;蜡样芽孢杆菌V43具有产蛋白酶、淀粉酶和纤维素酶3种消化酶的能力;粪肠球菌V20、蜡样芽孢杆菌V19和维德曼氏芽孢杆菌V22均具有产蛋白酶的能力。【结论】马蜂肠道细菌资源较丰富,部分有产消化酶的功能,可帮助马蜂消化食物,对宿主健康有一定影响。本研究筛选的6个菌株都能产蛋白酶,其中菌株V43和V44分别具有最强产淀粉酶和脂肪酶的能力,是可进一步开发利用的肠道功能菌株资源。     

来自南极洲类诺卡氏菌(Nocardioides sp.) InS609-2的全基因组序列分析

【背景】类诺卡氏菌（Nocardioides sp.） InS609-2是一株分离自南极洲罗斯海特拉诺瓦湾的恩克斯堡岛土壤中潜在的极地放线菌新种。尚无研究报道Nocardioides sp.InS609-2的全基因组序列，缺少对其功能基因、代谢产物合成途径及比较基因组学等的研究。【目的】解析Nocardioides sp.InS609-2的基因组序列信息，以深入挖掘次级代谢产物基因资源。【方法】利用Illumina HiSeq高通量测序平台对菌株InS609-2进行全基因组完成图测序，使用相关软件对测序数据进行基因组组装、基因预测和功能注释、预测次级代谢产物合成基因簇和共线性分析等。【结果】基因组最后得到的总长度为4 524 052 bp，G+C含量为69.42%，预测到4 656个基因、56个tRNA和6个rRNA。根据Nocardioides sp.InS609-2的全基因组测序结果，分别有3 761、3 052、1 767、4 134和2 725个基因在COG、GO、KEGG、NR和Swiss-Prot数据库中提取到注释信息。同时，还预测得到19个次级代谢产物合成基因簇。基因组测序数据提交至NCBI获得GenBank登录号为CP060034。Nocardioides sp.InS609-2与N. dokdonensis CP015079、N. yefusunii CP034929、N. euryhalodurans CP038267、N. seonyuensis CP038436、N. daphniae CP038462和N. okcheonensis CP087710这6株基因组同源性比较高的类诺卡氏菌进行共线性分析和蛋白聚类分类分析，得到的结果是7个基因组间既有保守性又各自有独特性。七个基因组共有44个蛋白聚类簇。最后进行16S rRNA基因系统发育树、泛基因组、core基因组和基因组进化树分析，进一步挖掘了Nocardioides sp.InS609-2的基因组信息。【结论】从基因组层面上预测了Nocardioides sp.InS609-2的次级代谢产物的生物合成基因簇，为InS609-2的后续相关研究提供了参考信息，具有重要意义。     

杜比亚蟑螂肠道菌的分离鉴定及产消化酶功能菌株的筛选

【背景】杜比亚蟑螂(Blaptica dubia)可用于活体饲料、化妆品和医药保健品的生产,其肠道菌的研究对杜比亚蟑螂的饲养和肠道菌资源的开发与利用都十分重要。【目的】揭示杜比亚蟑螂肠道可培养菌的种类,筛选具有产消化酶功能的菌株,为理解肠道菌对宿主的影响机理及功能菌株的利用提供科学依据和研究材料。【方法】采用体外培养法获得杜比亚蟑螂肠道菌,结合形态学和分子生物学方法进行鉴定;用水解圈法分别筛选产纤维素酶、蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶菌株。【结果】在杜比亚蟑螂肠道中共分离出4属7种细菌,其中芽孢杆菌属(Bacillus)2种,沙雷氏菌属(Serratia)和柠檬酸杆菌属(Citrobacter)各2种,肠球菌属(Enterococcus)1种。从获得的20个菌株中筛选出10个具有产消化酶功能的菌株。其中,芽孢杆菌属的菌株D6、D12和D20具有产纤维素酶、蛋白酶、淀粉酶及脂肪酶4种消化酶的功能;沙雷氏菌属的菌株D3、D7、D9、D11和D15具有产纤维素酶、蛋白酶和脂肪酶3种消化酶的能力;柠檬酸杆菌属的菌株D5具有产纤维素酶的功能;肠球菌属的菌株D17具有产蛋白酶的能力。【结论】杜比亚蟑螂肠道多种细菌具有产消化酶帮助降解大分子营养物质的功能,可通过协助食物消化影响宿主健康。菌株D12、D7和D11分别具有最强产纤维素酶、蛋白酶和脂肪酶的能力,是可进一步开发利用的肠道功能菌株资源。     

共生大肠杆菌促进黑腹果蝇生长发育

【背景】共生菌对宿主的很多生理功能有着重要影响,但微生物菌群的多样性和复杂性使得探索其潜在的机制存在困难。黑腹果蝇的无菌和悉菌模型可以被用来研究细菌和宿主的相互作用。【目的】分离和鉴定果蝇肠道大肠杆菌,并研究其对宿主生长发育的影响。【方法】利用大肠杆菌选择性培养基分离果蝇肠道大肠杆菌,通过16S rRNA基因序列比对鉴定菌株。利用体外和体内定殖实验验证共生关系。通过果蝇的发育历期和生长速率实验检测该细菌对宿主生长发育的影响。利用RT-qPCR技术对促胸腺激素及胰岛素信号通路相关基因的表达水平进行检测。【结果】从实验室饲养和野生果蝇肠道体内分离并鉴定得到大肠杆菌。体内和体外定殖试验中大肠杆菌可以和果蝇肠道共生菌共存,说明大肠杆菌是果蝇肠道共生菌。另外,大肠杆菌通过提高果蝇生长速率促进其发育。在分子水平上,大肠杆菌可以激活果蝇体内脑促胸腺激素和胰岛素信号通路相关基因的表达。【结论】大肠杆菌是果蝇肠道共生菌并能促进果蝇生长发育。     

KL2型鲍曼不动杆菌噬菌体解聚酶克隆及抗菌活性分析

【背景】噬菌体解聚酶是噬菌体在裂解细菌过程中产生的一种抗菌蛋白,关于鲍曼不动杆菌荚膜分型及常见型别噬菌体解聚酶的研究报道较少。【目的】以KL2型鲍曼不动杆菌为研究对象,从噬菌体IME-AB2中克隆解聚酶,在大肠杆菌中进行可溶性表达并研究其体外抗菌活性。【方法】应用二代测序及生物信息学方法鉴定鲍曼不动杆菌荚膜型,分析IME-AB2全基因组。应用分子克隆技术克隆ORF76假定的尾丝蛋白(Putative Tail Fiber)基因,构建重组表达载体pEASY-Blunt-E1-gp76,在大肠杆菌BL21(DE3)中诱导表达,通过Ni-NTA亲和层析纯化解聚酶,研究解聚酶体外抗菌活性。【结果】构建了pEASY-Blunt-E1-gp76解聚酶重组表达质粒,该重组质粒在大肠杆菌中得到可溶性表达;体外活性分析显示,该重组蛋白在体外能够对所有的KL2型鲍曼不动杆菌具有较好的抗菌活性,解聚酶联合人和狗的血清具有很好的杀菌活性。【结论】鉴定解聚酶并提高其抗菌谱具有重要意义,也是噬菌体及解聚酶用于治疗耐药菌研究领域急需解决的重要问题之一。     

一株新型旱獭源性宽谱大肠杆菌噬菌体的分离鉴定及基因组分析

[目的]分离喜马拉雅旱獭肠内容物样本中的噬菌体,并研究其生物学特性和基因组特征。[方法]以大肠杆菌为宿主菌,利用双层琼脂平板法从喜马拉雅旱獭肠内容物样本中分离噬菌体;用透射电镜观察形态特征;测定其最佳感染复数、一步生长曲线、酸碱耐受度及宿主裂解谱等生物学特性,并进行全基因组测序。[结果]从喜马拉雅旱獭肠内容物样本中分离得到一株裂解性大肠杆菌噬菌体,命名为vB_EcoM_TH18,其噬菌斑呈无晕环的透亮圆形,透射电镜观察发现该噬菌体头部直径为(90±5) nm,尾部长度为(115±5) nm;最佳感染复数为1;一步生长曲线显示其潜伏期为10 min,110 min后进入平台期,平均裂解量为15 PFU/mL;在pH 4.5-9.5的范围内具有稳定活性;可裂解多种致病型和血清型大肠杆菌和宋内志贺氏菌,无法裂解沙门氏菌、屎肠球菌、金黄色葡萄球菌、肺炎克雷伯杆菌及鲍曼不动杆菌;基因组测序结果表明,其基因组长度为133 882 bp,GC含量为39.95%。基因组共注释到210个编码序列(CDS)和13个tRNAs,不含毒力基因及耐药基因。BLASTn比对结果表明该基因组与Avunavirus属噬菌体Av-05同源性为95.17%。基于噬菌体全基因组、主要衣壳蛋白和终止酶大亚基分别构建系统进化树,结果表明vB_EcoM_TH18是一株肌尾噬菌体科(Myoviridae) Avunavirus属的新型噬菌体。[结论]从喜马拉雅旱獭肠内容物中成功分离并鉴定了一株新型宽谱大肠杆菌噬菌体vB_EcoM_TH18,可裂解多种致病型和血清型的大肠杆菌及宋内志贺菌。     

一株金黄色葡萄球菌噬菌体的裂解谱特异性和分子分类研究

[目的] 从医院污水中分离金黄色葡萄球菌噬菌体,观察其形态,确证裂解谱特征并研究生物学和基因学特性,为噬菌体的临床应用奠定实验基础。[方法] 将金黄色葡萄球菌ATCC25923作为宿主菌,采用双层琼脂平板法从医院污水中分离纯化噬菌体,电镜下观察形态并测定其最佳感染复数、一步生长曲线及裂解谱;全基因组测序并进行基因结构分析和功能注释。[结果] 从4份医院污水中共分离到1株金黄色葡萄球菌噬菌体（命名为vB_SauH_SAP1）,仅裂解10株临床分离的葡萄球菌属受试菌（共计37株）,其余74株其他种属菌株不能被裂解;透射电镜观察具有正20面体头部和收缩性尾部,属于肌尾噬菌体;其最佳感染复数为0.1,潜伏期10 min,裂解期为20 min。vB_SauH_SAP1基因组全长143375 bp,G+C含量为30.2%,编码226个开放阅读框（ORF）,未发现已知的毒力相关基因和抗生素抗性基因,基因组与Kayvirus属葡萄球菌噬菌体有较高的同源性。[结论] 分离到1株新的Kayvirus属金黄色葡萄球菌噬菌体,根据生物学特性和基因组研究,具有一定的潜在应用价值。     

牦牛源产细菌素屎肠球菌的分离鉴定和益生特性

【背景】抗生素的滥用导致牦牛肠道常见病原菌耐药性增加,益生菌作为对抗耐药性细菌的新型武器,应用前景广阔。【目的】获取益生特性优良的牦牛源益生菌。【方法】将20份牦牛粪便样本在含0.5%CaCO3的MRS培养基上分离纯化,以大肠杆菌和金黄色葡萄球菌为指示菌,用牛津杯法筛选有抑菌活性的菌株;排除酸和过氧化氢后,经耐酸耐热试验和蛋白酶敏感试验筛选产细菌素菌株,用形态学和16S rRNA基因序列分析鉴定;通过对大肠杆菌、沙门氏菌等腹泻病原菌体外抑菌试验、耐模拟胃肠液、测定自聚集能力和疏水性及抗生素敏感试验分析益生特性。【结果】从20份牦牛粪便样本中共分离出11株产生溶钙圈的菌株,其中6株对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌抑菌效果显著,经复筛得到2株产细菌素的乳酸菌SC6和SC9,经鉴定均为屎肠球菌(Enterococcus faecium)。其中SC9对腹泻病原菌抑菌效果明显,有良好的耐受性和肠道黏附能力,对5种常用抗生素均敏感。【结论】屎肠球菌SC9有一定的抗逆性和潜在的益生能力,具备作为益生菌的潜力。     

酿酒酵母表达和纯化功能性的铁载体合成蛋白PchE

[目的] 利用酿酒酵母表达系统,通过乙醇脱氢酶启动子异源表达细菌源的铁载体合成蛋白PchE,并与来源于枯草芽孢杆菌的泛酰化酶Sfp同宿主共表达,探索真核表达体系表达具有生化活性的细菌源蛋白。[方法] 从大肠杆菌BAP 1染色体上扩增sfp基因,将pchE基因及串联的pchE与sfp基因分别构建到酵母-大肠杆菌穿梭质粒pXW55中,各自转化酿酒酵母BJ5464-npgA表达,经过亲和层析和离子交换层析纯化蛋白,利用HPLC检测细菌源与酵母源表达的PchE在体外重构生化反应中的催化活性。[结果] 利用酿酒酵母表达系统可以获得高纯度的原核蛋白PchE。真菌源的泛酰化基因NpgA和细菌源的Sfp,均可泛酰化修饰PchE,合成中间产物HPT-Cys。[结论] 在酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae BJ5464-npgA表达系统中,首次证明真菌源的泛酰化基因NpgA和细菌源的Sfp,均可泛酰化修饰细菌源的非核糖体肽合酶。比较酵母和细菌宿主的目标蛋白表达,证明酵母表达的巨大蛋白PchE的纯度更高,非特异性条带减少,推测酵母宿主可能更适合表达纯化功能性的巨型蛋白质。     

不同宿主源弯曲菌黏附侵袭肠上皮细胞及在鸡肠道内定殖的比较

【背景】弯曲菌(Campylobacter)是重要的人畜共患病原菌,可在多种动物肠道定殖,但不同宿主源弯曲菌对肠上皮细胞的黏附侵袭特征及在鸡肠道内的定殖能力并不明确。【目的】探究不同宿主源弯曲菌对不同宿主肠上皮细胞黏附侵袭及在鸡肠道内定殖能力的差异性。【方法】利用 5株来自不同宿主源弯曲菌,包括人源、鸡源、鸭源和牛源空肠弯曲菌(Campylobacter jejuni)及猪源结肠弯曲菌(Campylobacter coli),在对菌株PCR鉴定、运动力及生物膜形成能力测定的基础上,分别测定各菌株对人源肠上皮细胞Caco-2、猪源肠上皮细胞IPEC-J2和大鼠源肠上皮细胞IEC-6的黏附能力,通过庆大霉素保护试验测定菌株对肠上皮细胞的侵袭能力,比较黏附量和侵袭量的差异;将5株弯曲菌分别口服攻毒鸡,于攻毒后不同日龄(different days post inoculation,DPI)采集肠道样品测定弯曲菌的菌落数,比较不同弯曲菌在鸡肠道内定殖的差异。【结果】人源弯曲菌运动力显著高于其他4株动物源弯曲菌,而牛源和猪源弯曲菌生物膜形成能力显著高于其他菌株。黏附侵袭测定结果显示,人源弯曲菌对Caco-2细胞的黏附能力显著高于动物源弯曲菌,但侵袭能力显著低于动物源弯曲菌;鸭源和牛源弯曲菌对IPEC-J2细胞的黏附能力显著低于其他菌株,而且鸭源弯曲菌的侵袭能力显著低于其他菌株;不同菌株对IEC-6细胞的黏附能力无显著差异,但鸡源弯曲菌侵袭能力显著低于其他菌株。不同弯曲菌口服攻毒鸡后1、3和6d动物源弯曲菌定殖水平显著高于人源,在攻毒后10d和15d仅牛源弯曲菌显著高于人源,于攻毒后15d所有菌株达到约8-10Log₁₀(CFU/g)的稳定定殖水平。【结论】来源于不同宿主的弯曲菌对不同宿主肠上皮细胞均具有黏附侵袭能力,同时可在鸡肠道内稳定定殖,提示弯曲菌在不同动物间传播和适应性定殖的特征,对开展弯曲菌针对性防控措施具有一定的借鉴意义。     

优化的绿色荧光蛋白在超嗜热嗜酸古菌冰岛硫化叶菌中的表达与应用

【目的】开发可用于在极端嗜热嗜酸模式泉古菌冰岛硫化叶菌(Sulfolobus islandicus)中进行高效表达的eCGP123(enhanced consensus green protein variant 123)荧光蛋白,并用作S.islandicus的细胞内蛋白定位工具。【方法】绿色荧光蛋白突变体eCGP123具有极高的热稳定性、耐酸性和可逆的荧光特性等。本研究主要对eCGP123的基因根据S.islandicus密码子偏好性进行优化与合成,在大肠杆菌(Escherichia coli)中表达并研究其蛋白性质;通过在eCGP123的C末端分别融合具有不同细胞内定位的蛋白(包括E.coli来源的Fts Z和S.islandicus来源的Ups E、PCNA1和SiRe_1200等),构建eCGP123及其融合蛋白的表达菌株,用激光共聚焦显微镜分析eCGP123及其融合蛋白在E.coli和S.islandicus活细胞中的亚细胞定位。【结果】我们确认了在E.coli中表达并纯化密码子优化后的e CGP123具有与野生型绿色荧光蛋白相同的吸光值和较高的热稳定性。细胞学分析显示细胞分裂相关蛋白FtsZ和Si Re_1200分别主要定位于E.coli和S.islandicus分裂细胞的中间;鞭毛组分蛋白Ups E呈点状均匀分布,可能定位于细胞膜上;DNA复制滑动夹亚基PCNA1呈区域性点状分布,暗示了DNA复制区域的位置。蛋白的亚细胞定位与预期结果基本吻合。【结论】绿色荧光蛋白e CGP123可以作为报告蛋白,应用于S.islandicus细胞的蛋白定位分析中,可作为该模式菌株中功能基因研究的重要工具,但需要进一步优化条件。     

携带Paenibacillus polymyxa WLY78固氮基因簇(nif)的重组大肠杆菌Escherichia coli78-7转录组分析

[目的]来自Paenibacillus polymyxa WLY78的固氮基因簇（nifBHDKEfNXhesAnifV）可以转化入Escherichia coli中表达并使重组大肠杆菌合成有固氮活性的固氮酶。本文拟通过对重组大肠杆菌E.coli 78-7的转录组分析以提高其固氮能力。[方法]对固氮条件（无氧无NH₄⁺）和非固氮条件（空气和100 mmol/L NH₄⁺）培养的重组大肠杆菌E.coli 78-7进行转录组分析。[结果]nif基因在两种培养条件下显著表达,说明在重组大肠杆菌中可规避原菌中氧气和NH₄⁺对nif基因的负调控。对于固氮过程必需的非nif基因,如参与钼、硫、铁元素转运的mod、cys和feoAB,这些基因在两种培养条件下表达水平有差异。而参与铁硫簇合成的suf和isc基因簇在两条件下表达水平差异巨大。此外,参与氮代谢的基因在固氮条件下显著上调。[结论]重组大肠杆菌中与固氮相关的非nif基因在该菌的固氮过程中具有较大影响,本文对在异源宿主中调高固氮酶活性研究具有重要意义。     

通辽地区犊牛腹泻大肠杆菌耐药性检测及一株多重耐药菌全基因组测序分析

【背景】大肠杆菌(Escherichia coli)是引起犊牛腹泻的最主要病原菌,其耐药性菌株的不断出现引起广泛关注。【目的】了解内蒙古自治区通辽市犊牛腹泻大肠杆菌耐药性及耐药基因流行情况。【方法】从通辽市多个旗县采集犊牛腹泻样品40份,经细菌分离纯化及16S rRNA基因测序,最终鉴定出20株大肠杆菌。采用药敏试验和PCR方法对分离菌进行耐药性及耐药基因检测分析,并对其中1株多重耐药菌株进行全基因组测序。【结果】20株分离菌均具有多重耐药性,对链霉素、环丙沙星、恩诺沙星和复方新诺明的耐药率达80%以上。所检耐药基因中,aphA1、strB、TEM-1和qnrS检出率达100%。通过对代表性菌株TL-13全基因组测序发现,其基因组大小为4897185bp,GC含量为50.68%,同时携带2个质粒,大小分别为108288bp(pTL13-1)和64018bp(pTL13-2)。质粒中共携带18个可移动耐药基因。【结论】通辽地区犊牛腹泻大肠杆菌多重耐药性普遍存在,4种常见耐药基因普遍流行。     

一株新型牛源肺炎克雷伯菌噬菌体的分离鉴定

【背景】肺炎克雷伯菌(Klebsiella pneumoniae)是一种广泛分布于环境中的重要致病菌,该菌较高的耐药性致其在养殖业中治疗较为困难。【目的】分离一株裂解性肺炎克雷伯菌噬菌体,对分离株进行生物学特性鉴定和基因组学分析。【方法】使用双层平板法从四川省某奶牛场中分离、纯化出一株裂解性噬菌体,测定其裂解谱、热稳定性、酸碱耐受度、最佳感染复数及一步生长曲线等生物学特性,并进行全基因组的测序及注释分析。【结果】得到一株裂解性肺炎克雷伯菌噬菌体vB_Kpn_B01,该噬菌体拥有透明且无晕环的噬菌斑,热稳定性较高,在极酸或极碱环境下不进行裂解活动,特异性较强,属长尾噬菌体科(Siphoviridae)。vB_Kpn_B01全基因组大小为113 227 bp,GC含量为47.97%。注释结果显示噬菌体拥有149个编码序列和25个tRNAs,不含耐药基因及毒力基因。通过噬菌体的进化树分析发现,该噬菌体为Sugarlandvirus。【结论】vB_Kpn_B01拥有高效的生长特性和对不利环境的低耐受性,拥有裂解宿主菌的必备基因,并不含耐药基因及毒力基因,具有应用于畜牧业中防治多重耐药细菌的潜力。