福氏2a志贺氏菌sitC插入突变体的构建、检测及微阵列分析

针对在低拷贝自杀质粒pCVD442中难以进行基因操作的缺陷,本研究将Gateway技术应用在了基因敲除前期的重组质粒构建过程。应用这一改进的系统构建了福氏2a志贺氏菌301株转铁相关基因sitC的插入突变体MTS。对突变体分别在培养基、细胞和动物实验水平进行了功能检测,并利用芯片技术进行了限铁条件下突变体和野生型菌株的表达谱比较。结果显示,添加150 µM铁螯合剂DIP（2,2’-dipyridyl）条件下,MTS生长水平明显低于野生株,补加铁离子或锰离子可使突变株生长回复到丰富培养基条件下的生长水平;在HeLa细胞和U937细胞的胞内存活增殖能力和胞间扩散能力以及豚鼠角膜结膜炎实验中,MTS没有显现出明显的毒力改变,但在HeLa细胞侵袭过程中添加65 µM的DIP,MTS的胞内存活增殖能力和Sf301相比下降了51.6%。限铁条件下的表达谱结果表明,整体上MTS对缺铁变化比Sf301更敏感,上调的基因比野生株多106个,主要涉及膜转运、氨基酸代谢和功能未分类基因,而下调基因中参与能量代谢和碳水化合物代谢的较多。缺铁条件下,已知的转铁相关基因普遍上调,且MTS中上调的基因数目及上调幅度要高于Sf301。此结果再次证实了Sit铁转运系统对志贺氏菌生长的重要性。     

志贺氏菌福氏2a 301株ipaH4.5突变株的构建及生物学功能分析

利用λ-Red重组系统对福氏2a志贺氏菌301株ipaH4.5基因进行缺失突变,构建了福氏2a志贺氏菌301株ipaH4.5基因缺失突变株?ipaH4.5,利用低拷贝质粒构建ipaH4.5缺失突变株的回复突变株△ipaH4.5HF。PCR方法证实了ipaH4.5基因的缺失和回复。对野生株、突变株和回复突变株的生长代谢及细胞侵袭能力进行比较;ELISA方法检测3株菌侵袭鼠J774巨噬细胞后培养上清中炎性因子的水平。生长代谢实验表明缺失和回复ipaH4.5不影响志贺氏菌的生长速度,侵袭实验表明缺失和回复ipaH4.5也不影响志贺氏菌对HeLa细胞和鼠J774巨噬细胞的侵袭能力,表明ipaH4.5基因与志贺氏菌的生长代谢和侵袭能力无关;鼠J774巨噬细胞培养上清中细胞因子水平的改变提示该基因在志贺氏菌侵入细胞后抑制宿主细胞炎症反应。     

金属还原酶FreB2对烟曲霉铁吸收及氧化压力应答的影响

利用构建的烟曲霉金属还原酶基因(AFUA-1G00350,Fre B2)缺失突变株,对烟曲霉金属还原酶基因Fre B2功能进行初步研究,为揭示该基因与烟曲霉的致病关系提供依据。比较野生株和基因缺失突变株在AMM和无铁AMM液体培养基中生长时高铁还原酶的活性,绘制不同时间野生株和基因缺失突变株在AMM和无铁AMM液体培养基中生长时高铁还原酶活性曲线。利用Real-Time PCR方法分析Sre A、Sid A、Fet C、Ftr A和Fre B这些与铁的吸收相关基因的mRNA的表达量变化。测定野生株和基因缺失突变株对氧化压力的敏感性及胞内活性氧物质含量。不论在AMM液体培养基中还是在无铁AMM液体培养基中培养时,突变株高铁还原酶的活性都明显高于野生株高铁还原酶活性。与野生株相比培养60 h时,突变株Sre A、Sid A、Fet C、Ftr A和Fre B这些与铁的吸收相关基因的表达量出现明显上调。氧化压力敏感性实验显示,基因缺失突变株对H2O2的敏感性显著增强,同时胞内活性氧物质含量明显增多。金属还原酶基因Fre B2在烟曲霉铁吸收及氧化压力应答过程中发挥作用;烟曲霉与铁吸收相关基因之间存在功能互补效应。     

志贺菌福氏2a入侵上皮细胞诱导表达的毒力相关基因筛选与鉴定

采用体内表达技术的研究策略筛选了志贺菌福氏2a侵入上皮细胞后诱导表达的基因, 用基因突变技术进一步对它们的功能进行了鉴定. 结果共筛选到13个胞内诱导基因, 其中2个DNA甲基化相关基因、1个代谢相关基因、1个转录调控基因、3个插入成分、3个反义转录体、3个未知功能基因. 突变体分析发现, 3-甲基糖基化酶Ⅱ, 柠檬酸裂合酶的编码基因和未知功能基因wcaJ的突变体在细胞和动物感染实验中都显示其存活增殖能力的降低, 表明这些基因可能参与了志贺菌在上皮细胞内的存活和增殖. 同时也表明, 这种在上皮细胞内的存活增殖能力是志贺菌主要的毒力体现之一. 但是, 未知功能基因yaiC的突变体只在动物体内表现出明显的毒力缺陷, 在上皮细胞内没有明显的增殖缺陷, 这表明yaiC基因参与其他毒力作用机制. 研究结果对深入认识志贺菌的致病机理有重要意义.     

弗氏2a志贺氏菌2457T株yciD基因缺失突变株的构建

目的:构建弗氏2a志贺氏菌2457T株yciD基因缺失突变体,以研究yciD基因的功能。方法:根据弗氏2a志贺氏菌2457T株基因组全序列,采用Red重组系统对yciD基因进行缺失,并经PCR和SDS-PAGE证实;对野生株和突变株的生长状态及生化反应进行比较研究。结果:构建了弗氏2a志贺氏菌2457T株的yciD基因缺失突变株2457TΔyciD,该突变株外膜蛋白样品中缺失了一条相对分子质量与从yciD基因推导的蛋白相当(约22000)的蛋白带。该突变株比野生株生长快,利用葡萄糖和甘露醇的能力也比野生株大为增强。结论:获得了弗氏2a志贺氏菌2457T株的yciD基因缺失突变株。     

福氏2a志贺氏菌2457T株argT基因突变体的构建

目的：构建福氏2a志贺氏菌2457T株argT基因缺失突变体和ArgT蛋白非降解突变体,以进行后续ArgT功能研究。方法：根据福氏2a志贺氏菌2457T株基因组全序列,采用λ-Red重组系统对argT基因进行缺失,并经PCR验证;采用定点突变的方法构建ArgT非降解株,并经SDS-PAGE验证;对野生株、argT缺失突变株和ArgT非降解突变株37℃时的生长曲线及生化反应进行比较研究。结果：构建了2457T的argT缺失突变株和ArgT非降解突变株;2种突变株初始生长均较慢,但最终和野生株状态一致;2种突变株利用甘露醇的能力都比野生株强,而利用葡萄糖的能力降低。结论：获得了福氏2a志贺氏菌2457T株argT基因缺失突变体和ArgT蛋白非降解突变体。     

猪传染性胸膜肺炎放线杆菌毒素apxII基因无药物抗性标记突变株HBC-/GFP+的构建及其生物学特性研究

通过使用枯草芽胞杆菌一个蔗糖敏感sacB基因发展了一种依靠蔗糖的负向筛选系统 ,这种方法允许没有标记突变的基因进入胸膜肺炎放线杆菌染色体。首先 ,构建了猪传染性胸膜肺炎放线杆菌毒素apxII基因GFP插入失活型的重组质粒pOSAKCG ,其中一个表达盒含有氨苄青霉素基因和以外膜蛋白omlA作为启动子表达sacB基因。重组质粒pOSAKCG通过电穿孔转化 ,它的突变apxIICA基因与野生型亲本菌株胸膜肺炎放线杆菌HB03染色体上野生型apxIICA基因发生同源交换 ,两步法筛选获得了apxII基因突变株HBC^-GFP⁺,PCR和Southernblot对突变株进行初步鉴定 ,进一步对突变株的一些生物学特性 ,包括它的溶血活性、免疫原性、生长特性及其对小鼠的安全性进行了研究。结果表明 ,无药物抗性标记突变株的构建是成功的。该突变株的构建为进一步研究突变株作为载体和疫苗奠定了坚实的基础。     

分枝杆菌glpX基因的功能

【目的】构建耻垢分枝杆菌(Mycobacterium smegmatis)glpX基因敲除株,研究其在生理代谢中的功能。【方法】利用分枝杆菌噬菌体Che9c重组系统构建耻垢分枝杆菌glpX基因敲除株;比较野生株及突变株在不同碳源培养条件下的生长差异;通过荧光实时定量PCR,比较野生株在以葡萄糖或油酸为唯一碳源培养下,glpX基因的表达水平。【结果】glpX突变株在以甘油或油酸为唯一碳源的培养基中无法生长;野生株在以油酸为唯一碳源培养下,glpX基因表达上调。【结论】glpX基因编码了分枝杆菌糖异生途径必需的和非冗余的果糖1,6-二磷酸酶(fructose 1,6-bisphosphatase,FBPase)。     

suhB基因对绿针假单胞菌HT66生防能力的影响

【背景】绿针假单胞菌(Pseudomonas chlororaphis) HT66是一株兼具生防安全性和吩嗪-1-甲酰胺(Phenazine-1-Carboxamide,PCN)高产的植物根际促生菌,在生物防治、生态农业及可持续发展农业领域具有广阔的应用前景。非编码RNA (ncRNA) SuhB参与了细胞中多个过程的代谢调控。【目的】探究suhB基因对绿针假单胞菌HT66生防能力的影响。【方法】以同源重组的方法无痕敲除suhB基因构建突变菌株HT66ΔsuhB,利用质粒回补suhB基因构建突变菌株HT66ΔsuhB-pBBR-suhB,研究suhB基因对菌株生长状态、生物膜形成、群集运动及PCN合成的影响。【结果】缺失suhB基因后,菌株HT66生长缓慢,平台期滞后12 h,而且生物量减少为野生型的61.6%;在KMB培养基中单位细胞PCN产量最高达109.5mg/g,为野生株的2.1倍;生物膜形成量明显增加,为野生型的1.8倍;在运动性检测平板上,野生株的运动半径为21 mm,而suhB突变株的运动半径缩减至9.7 mm,群集运动能力明显下降。suhB基因回补突变株上述生物学功能同野生株相似。在突变株HT66ΔsuhB中,pME6015-phzI-lacZ融合质粒表达的LacZ酶活与野生型差异不显著;pME6015-phzR-lacZ融合质粒表达的LacZ酶活显著上升,为野生型的3.1倍;pME6522-phzAp-lacZ融合质粒表达的LacZ酶活为野生型的1.8倍。【结论】绿针假单胞菌HT66中suhB基因参与了菌株生长、生物膜形成、群集运动及PCN合成等多个过程的调控。本研究为该菌株的代谢改造与生防应用提供了理论基础。     

假单胞菌M18菌株的PltR因子特异性正调控藤黄绿菌素合成

经生物信息学分析, 在假单胞菌M18(Pseudomonas sp. M18)菌株的藤黄绿菌素(pyoluteorin, Plt)生物合成基因簇上游定位了一个属于LysR家族的调控因子编码基因pltR. 运用同源重组技术, 构建了pltR失活的突变菌株M18TRG, 在King’s B培养基中, 与野生型菌株相比, Plt合成能力下降了70%, 而吩嗪-1-羧酸(phenazine-1-carboxylic acid, PCA)的合成能力不受影响. 反式互补pltR的突变株能回复Plt的合成能力达到野生型水平. 在菌株M18中过表达pltR, Plt产量提高13倍, PCA产量没有改变. 这些结果表明pltR基因表达产物是Plt生物合成的特异性正调控因子. 在野生型菌株M18和不产Plt的突变株M18T中, pltR基因表达量无显著差异, 表明pltR基因的表达不受Plt调控. 与野生株相比, 突变株M18TRG中的转录融合plt-lacZ表达量显著降低, 表明PltR对Plt的正调控作用主要发生在转录水平上. 对pltR基因在gacA突变株M18G和rsmA突变株M18R中的表达量的进一步研究发现, PltR参与了gacA基因对Plt的合成的正调控, 但不参与rsmA基因对Plt合成的负调控.     

分枝杆菌glpX基因的功能

摘要:【目的】构建耻垢分枝杆菌(Mycobacterium smegmatis)glpX基因敲除株,研究其在生理代谢中的功能。【方法】利用分枝杆菌噬菌体Che9c重组系统构建耻垢分枝杆菌glpX 基因敲除株;比较野生株及突变株在不同碳源培养条件下的生长差异;通过荧光实时定量PCR,比较野生株在以葡萄糖或油酸为唯一碳源培养下,glpX基因的表达水平。【结果】glpX突变株在以甘油或油酸为唯一碳源的培养基中无法生长;野生株在以油酸为唯一碳源培养下,glpX基因表达上调。【结论】glpX基因编码了分枝杆菌糖异生途径必需的和非冗余的果糖1,6-二磷酸酶(fructose 1,6-bisphosphatase,FBPase)。     

Mcc在脱色希瓦氏菌S12电极呼吸中的作用

【目的】研究脱色希瓦氏菌S12周质空间c型细胞色素Mcc的功能,进一步探索和补充微生物胞外电子传递过程的机制。【方法】借助自杀质粒敲除mcc基因,通过细胞浓度测定和激光共聚焦显微镜比较分析突变株和野生株之间的浮游细胞和生物膜的生长情况,并比较分析二者在微生物燃料电池电极还原、铁还原和胞外偶氮染料还原过程中的功能。【结果】Mcc缺失对铁还原和偶氮还原没有影响,但却造成电极呼吸活性下降34.1%;与野生株相比,mcc突变株的好氧生长和厌氧浮游细胞生长无明显影响,但却显著抑制了电极表面生物膜的形成。【结论】Mcc是希瓦氏菌S12电极呼吸过程中周质空间电子传递的重要组分之一,缺失会显著抑制其电极呼吸效率以及生物膜的形成。     

痢疾基因工程三价菌苗候选株的构建

通过DNA体内外同源重组, 用霍乱毒素B亚单位基因(ctxB)完全取代了福氏志贺氏2a T32株染色体上的asd基因, 获得了稳定表达CtxB的DAP依赖株FWL01. 随后, 用T32株的asd基因标记志贺氏宋内S7株的Ⅰ相大质粒, 并将其诱动至FWL01, 构成三价菌苗候选株FSW01. 在该菌苗候选株中, 表达宋内Ⅰ相O抗原的大质粒与宿主菌是平衡致死的. 因此, 该候选株在没有任何抗生素存在情况下, 能稳定地表达福氏 2a, 宋内O抗原和CtxB. 豚鼠眼角膜试验和HeLa细胞侵袭试验证明FSW01无毒, 家兔免疫试验证实了其有很好的免疫原性. 小鼠和猴体免疫保护试验显示该候选株对相应的有毒株攻击具有很好的保护效果.     

AmoA、AmoE和AmoF蛋白在嗜水气单胞菌铁载体合成中的作用研究

铁载体被认为是嗜水气单胞菌的毒力因子之一, 其由amoCEBFAGH七个基因编码, AmoCGH在前人的研究中已证实参与铁载体的合成。RT-PCR实验表明amoAEF基因的表达受到铁的调控。为进一步探究amoAEF基因的功能, 利用融合PCR和基因同源重组原理, 以自杀性质粒PRE112为载体构建基因缺失株ΔamoA、ΔamoE和ΔamoF。通过CAS平板检测实验以及arnow实验来检测野生株WT与各基因缺失突变株铁载体的合成情况, 并比较野生株与各缺失株在低铁培养基中的生长差异。结果显示, 成功构建了基因缺失株ΔamoA、ΔamoE和ΔamoF; 在富铁条件下, 基因缺失株ΔamoA、ΔamoE和ΔamoF的生长与野生株无显著性差异, 但在低铁条件下, 基因缺失株ΔamoA、ΔamoE和ΔamoF的生长能力、铁载体合成能力显著低于野生株。可见, amoA、amoE和amoF基因是嗜水气单胞菌铁载体合成的关键基因, 其缺失会导致细菌在低铁环境中的生长受到抑制。     

应用iTRAQ定量蛋白质组学研究海分枝杆菌mkl的基因功能

【目的】通过分离海分枝杆菌野生株和mkl突变株的全菌蛋白,并进行差异蛋白质组分析,以期为探索分枝杆菌重要毒力基因mkl的功能提供新思路。【方法】以海分枝杆菌野生株和mkl突变株为研究材料,提取全菌蛋白,i TRAQ试剂标记后进行质谱鉴定和定量分析,并利用Uni Prot数据库对差异蛋白进行生物信息学分析。【结果】共鉴定出在野生株和mkl突变株中差异表达蛋白566个,其中在突变株中上调表达蛋白232个(比值≥1.4),下调表达蛋白334个(比值≤0.7)。生物信息学预测这些蛋白主要参与细菌脂质代谢、细胞壁和细胞进程、中间代谢、呼吸作用等生物学功能。其中Des A3下调最显著,其功能为脂肪酸去饱和酶,与油酸合成相关,进一步验证发现mkl突变株在不含油酸的固体培养基中生长受限,提示mkl可能在油酸的生物合成通路中发挥功能。【结论】通过i TRAQ分析了海分枝杆菌mkl突变株和野生株的差异表达蛋白谱,发现可能影响分枝杆菌油酸、脂质等合成代谢通路,为进一步研究mkl基因在分枝杆菌致病中发挥作用的相关机制奠定了基础。     

耐辐射球菌RNA聚合酶β亚基突变对基因表达全局的影响

RNA聚合酶的B亚基参与与利福平的结合,并在原核生物中高度保守．许多细菌中利福平耐药株的rpoB基因均有氨基酸改变．本实验室曾分离2两株耐辐射球菌（Deinococcus radiodurans）自发突变利福平耐药株（突变为：L420R和1258—669-bp缺失）．本研究发现,β亚基的变化对生长速度有独特的效果．利用DNA芯片技术和生化分析鉴定耐辐射球菌的利福平突变株如何调控基因表达改变生长速度的分子机制．参与代谢、细胞进程和信号传递以及信息贮存和处理的基因的转录在9bp缺失突变株中显著改变．9bp缺失突变株的上调基因的共有启动子序列为富含AT的序列．与野生株相比,L420R和9bp缺失突变株积聚了更多的活性自由基．这些结果初步探讨了D亚基突变调控基因的表达机制．     

施氏假单胞菌A1501铁吸收调节蛋白Fur的表达特性与功能鉴定

铁是细胞生理代谢的重要金属元素,是多种氧化还原酶类、过氧化物酶类的重要组成部分。革兰氏阴性菌中,胞内铁转运、储存和利用主要由铁吸收调节蛋白Fur（ferric uptake regulator）调控。水稻根际联合固氮菌——施氏假单胞菌（Pseudomonas stutzeri）A1501基因组中含有一个fur同源基因,但其具体功能尚不清楚。比较了A1501中fur基因及其编码蛋白的序列特征,并通过实时荧光定量PCR（real-time quantitative,qRT-PCR）和Western blotting杂交方法测定了fur基因和Fur蛋白的表达特性,结果发现fur基因表达水平与环境中铁浓度呈负相关,在铁限制条件下高表达,铁过量条件下表达受抑制。构建了fur基因突变株和功能回补株,表型测定发现fur突变影响了A1501的碳源代谢谱,并导致A1501对过氧化氢胁迫敏感。胞内铁含量测定表明,fur突变株内的铁含量为野生型的1.3倍,进一步qRT-PCR测定表明fur突变影响了铁离子转运系统及过氧化物酶编码基因的表达。研究结果为解析根际微生物胞内铁平衡调节及根际环境适应机制奠定了理论基础。     

福氏2a志贺氏菌2457T HtpG蛋白诱导小鼠炎性反应

[目的]构建福氏2a志贺氏菌2457T株的htpG缺失突变株和回复株,对HtpG蛋白的功能进行初步研究.[方法]采用X-Red重组系统对htpG基因进行缺失突变,构建了福氏2a志贺氏菌2457T株的htpG缺失突变株,并利用低拷贝质粒构建了htpG突变株的回复株.在此基础上,对野生株、突变株和回复株的生长曲线、生化反应、豚鼠角膜试验进行了比较分析,并考察了野生株、突变株和回复株腹腔注射引起小鼠炎症反应的强弱.[结果]HtpG蛋白功能与福氏志贺氏菌的基本生化代谢无关,也不影响细菌穿透上皮细胞的能力,但腹腔注射后能够引起小鼠强烈的炎症反应.[结论]HtpG蛋白功能可能与细菌的免疫致病性相关.     

蓝细菌ORF469的分子克隆和缺失突变工程株的构建

PCR扩增了蓝细菌Synechocystis sp．PCC 6803的ORF469(编码469个氨基酸的开放阅读框),进一步以pUC118为载体将其克隆到E．Coli中,构建了pOQ2质粒。通过DNA体外重组,以红霉素抗性基因取代部分克隆化ORF469片段,又构建丁缺失ORF469片段(保留部分上游和下游序列)的pOQ22质粒。用pOQ22质粒转化Synechocystis sp．PCC 6803野生株细胞,获ORF489缺失突变工程株,它在红霉素抗性培养基上生长正常。对缺失突变工程株DNA的PCR和Southern blot分析证明,Synechocystis sp．PCC 6803的ORF469已被删除。色素测定结果揭示Synechocystis sp．PCC 6803中ORF469表达产物控制细胞内不依赖光的叶绿素生物合成。