与福氏2a志贺氏菌2457T株ArgT相互作用蛋白的筛选及鉴定

目的：筛选、鉴定与福氏2a志贺氏菌2457T株ArgT相互作用的蛋白,以进一步研究ArgT在福氏2a志贺氏菌致病过程中发挥的作用。方法：将ArgT与GST融合表达,通过体外GST沉降实验和MALDI-TOF MS技术,筛选并鉴定与福氏2a志贺氏菌2457T株ArgT相互作用的蛋白。结果：筛选并鉴定到与福氏2a志贺氏菌2457TArgT相互作用的蛋白OmpR。结论：OmpR与ArgT存在体外相互作用。     

弗氏2a志贺菌2457T株碱性蛋白质组图谱的建立

目的:建立弗氏2a志贺菌2457T株的碱性蛋白质组图谱。方法:首先采用双向电泳技术对弗氏2a志贺菌2457T株表达的全部碱性菌体蛋白及碱性膜蛋白进行分离,再通过基质辅助激光解析/电离串联飞行时间质谱进行鉴定。结果:共鉴定到46个蛋白点,对应于38种蛋白质。结论:首次完成了弗氏2a志贺菌2457T株的碱性蛋白质组图谱。     

原核生物蛋白质基因组学研究进展

随着基因组测序技术的不断发展,大量微生物基因组序列可以在短时间内得以准确鉴定。为了进一步探究基因组的结构与功能,基于序列特征与同源特征的基因组注释算法广泛应用于新测序物种。然而受基因组测序质量以及算法本身准确性偏低等问题的影响,现有的基因组注释存在着相当比例的假基因以及注释错误,尤其是蛋白质N端的注释错误。为了弥补基因组注释的不足,以基因芯片或RNA-seq为核心的转录组测序技术和以串联质谱为核心的蛋白质组测序技术可以高通量地对基因的转录和翻译产物进行精确测定,进而实现预测基因结构的实验验证。然而,原核生物细胞中存在的大量非编码RNA给转录组测序技术引入了污染数据,限制了其对基因组注释的应用。相对而言,以串联质谱技术为核心的蛋白质组学测序可以在短时间内鉴定到生物体内大量的蛋白质,实现注释基因的验证甚至校准。已成为基因组注释和重注释的重要依据,并因而衍生了"蛋白质基因组学"的新研究方向。文中首先介绍传统的基于序列预测和同源比对的基因组注释算法,指出其中存在的不足。在此基础上,结合转录组学与蛋白质组学的技术特点,分析蛋白质组学对于原核生物基因组注释的优势,总结现阶段大规模蛋白质基因组学研究的进展情况。最后从信息学角度指出当前蛋白质组数据进行基因组重注释存在的问题与相应的解决方案,进而探讨未来蛋白质基因组学的发展方向。     

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。     

蛋白质基因组学：运用蛋白质组技术注释基因组

随着高通量DNA测序技术的飞速发展,越来越多的物种完成了基因组测序．定位编码基因、确定编码基因结构是基因组注释的基本任务,然而以往的基因组注释方法主要依赖于DNA及RNA序列信息．为了更加精确地解读完成测序的基因组,我们需要整合多种类型的组学数据进行基因组注释．近年来,基于串联质谱技术的蛋白质组学已经发展成熟,实现了对蛋白质组的高覆盖,使得利用串联质谱数据进行基因组注释成为可能．串联质谱数据一方面可以对已注释的基因进行表达验证,另一方面还可以校正原注释基因,进而发现新基因,实现对基因组序列的重新注释．这正是当前进展较快的蛋白质基因组学的研究内容．利用该方法系统地注释已完成测序的基因组已成为解读基因组的一个重要补充．本文综述了蛋白质基因组学的主要研究内容和研究方法,并展望了该研究方向未来的发展．     

利用全长转录本优化柞蚕基因组注释(英文)

【目的】优化柞蚕Antheraea pernyi基因组注释,更好地扩展其在比较基因组学及品种改良研究中的应用。【方法】对柞蚕进行全长转录组测序分析;经全长转录本与参考基因组比对,鉴定新基因及新转录本,并对这些新基因和新转录本进行功能注释及长链非编码RNAs (lncRNAs)预测。利用大量的蛋白质编码转录本和lncRNAs对柞蚕基因组中基因结构进行修订。最后创建矫正后的柞蚕基因组基因注释。【结果】新发现1 997个蛋白编码基因和3 399个lncRNA基因,分别由2 402个和3 574个全长转录本数据支持。发现柞蚕基因组含25 021个基因,其中19 825个基因是蛋白编码基因,包括7个保幼激素酸甲基转移酶基因。【结论】本研究促进了对柞蚕基因组基因注释信息的认识,为柞蚕及相关物种功能基因组及比较基因组学研究提供了很有用的数据资源。     

志贺菌耐药性与非编码RNA的关系研究

采用RNA-seq技术对志贺菌耐药性与非编码RNA之间的关系进行研究。首先采用梯度剂量的环丙沙星诱导福氏志贺菌2a标准菌株产生耐药性而获得耐药菌株,然后提取标准菌株与耐药菌株的总RNA进行RNA-seq分析。结果显示,在福氏志贺菌的2个样品中共发现100个候选sRNA,并与sRNA的数据库比对得到注释信息,每个候选sRNA都对应着很多个靶标基因,而且靶标基因的表达也有明显差异。预测这些sRNA可能会通过调控耐药基因和一些与细胞增殖或凋亡相关的基因发挥作用,因此还需要挑选合适的候选sRNA并对其用荧光定量PCR实验进行验证。     

草地贪夜蛾基因组注释及分析

草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda近年来在我国迅速扩散,造成了重大的经济损失,引起社会关注。草地贪夜蛾基因组序列对深入研究其迁飞、入侵和抗药性等特性具有十分重要的作用。目前,已有5个版本的基因组序列被公开报道,但3个版本无基因组注释信息。除以Sf 9细胞系为DNA来源的基因组版本外,其他版本的scaffold N50过小,拼接质量偏低。为此,本研究选取了scaffold N50最大的草地贪夜蛾Sf 9细胞系基因组进行了蛋白编码基因注释。该版本的基因组重复序列占比28.1%。CEGMA评估显示该本版本基因组可覆盖93.6%的核心基因,BUSCO评估显示可覆盖90.8%的核心基因。利用OMIGA注释流程预测到25 699个蛋白质编码基因,详细的基因序列可从InsectBase网站获得(http://www.insect-genome.com/FAW/),其中具有GO注释的基因为15 623个,具有KEGG注释的基因共有9 213个。选取了12个鳞翅目昆虫进行比较基因组学分析,发现草地贪夜蛾与斜纹夜蛾的亲缘关系最近,两者分化时间大约在1 284万年前。对12个鳞翅目昆虫蛋白质编码基因进行同源分析,在草地贪夜蛾中发现了2 490个单拷贝基因、891个鳞翅目特有基因、2 360个物种特异扩增基因和4 180个物种特异基因。GO富集分析显示,2 360个物种特异扩增基因主要参与DNA整合、代谢相关的生物过程;4 180个物种特异基因主要参与酶活性、光感受、糖代谢等,KEGG通路富集发现草地贪夜蛾特异基因主要参与氨基酸代谢、糖代谢和Wnt信号通路。本研究结果丰富了草地贪夜蛾的基因信息,对进一步了解其生物学特性、开发新型绿色防控方法具有指导意义。     

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。     

志贺菌研究进展

志贺菌是革兰氏阴性、胞内兼性厌氧菌,它引起的志贺菌病对人类健康造成重大影响.全球每年有1.6亿病例,其中死亡110万.志贺菌可分为4个血清群:痢疾志贺菌、福氏志贺菌、鲍氏志贺菌和宋内志贺菌.各血清群代表株全基因组测序工作的完成,使得相关研究进入了全基因组时代.本文简要总结了志贺菌在基因组学、转录组学、蛋白质组学和结构生物学方面的研究进展.     

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。     

志贺菌福氏2a信号标签诱变突变体文库的构建

以合成的单链序列特异性标签为模板,通过PCR得到双链DNA标签并将其克隆到自杀质粒pUT-Tn5 Km2的转座子中,转化大肠杆菌S17-1λpir;然后用经转化的S17-1λpir与福氏志贺菌2a 2457T交配,挑出对氨苄青霉素敏感,对卡那霉素和萘啶酮酸抗性的菌落,结果表明构建了包含4376个福氏志贺菌突变体信号标签诱变库,为进一步鉴定该病原体的毒力基因打下了基础。     

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.     

利用基因组学和MALDI-TOF MS技术鉴定放线菌纲细菌的核糖体蛋白质标志物

【目的】基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)法基于微生物的特征蛋白指纹图谱鉴定菌种,本研究利用基因组学和MALDI-TOFMS技术鉴定放线菌纲细菌的核糖体蛋白质标志物。【方法】从MALDI-TOF MS图谱数据库选取放线菌纲代表菌种,在基因组数据库检索目标菌种,获取目标菌株或其参比菌株的核糖体蛋白质序列,计算获得分子质量理论值,用于注释目标菌株MALDI-TOFMS指纹图谱中的核糖体蛋白质信号。【结果】从8目,24科,53属,114种,142株放线菌的MALDI-TOFMS图谱中总共注释出31种核糖体蛋白质。各菌株的指纹图谱中核糖体蛋白质信号数量差异显著。各种核糖体蛋白质信号的注释次数差异显著。总共15种核糖体蛋白质在超过半数图谱中得到注释,注释次数最高的是核糖体大亚基蛋白质L36。【结论】本研究找到了放线菌纲细菌MALDI-TOF MS图谱中常见的15种核糖体蛋白质信号,可为通过识别核糖体蛋白质的质谱特征峰鉴定放线菌的方法建立提供依据。     

食线虫真菌洛斯里被毛孢线粒体基因组的再分析

【目的】鉴定洛斯里被毛孢OWVT-1菌株的线粒体基因组,验证公布的USA-87-5菌株线粒体基因组中的错误,对洛斯里被毛孢正确的线粒体基因组序列进行注释并开展不同被毛孢物种间的比较线粒体基因组学分析。【方法】借助DNA高通量测序数据并通过必要的Sanger测序组装OWVT-1的线粒体基因组。通过PCR验证OWVT-1与公布的USA-87-5线粒体基因组序列差异的真实性。利用多种生物信息方法分析和注释洛斯里被毛孢的线粒体基因组。【结果】公布的洛斯里被毛孢USA-87-5菌株的线粒体基因组存在几处序列错误,包括3处长片段的插入缺失和多处短片段的插入缺失。实际上,洛斯里被毛孢USA-87-5与OWVT-1菌株的线粒体基因组序列完全相同。该菌的线粒体基因组全长62949 bp,在7个基因中共插入13个内含子,部分内含子和基因间区显现出序列退化的特征。洛斯里被毛孢、明尼苏达被毛孢、线虫被毛孢的线粒体基因组具有较强的共线性关系。除一些独立的ORF外,核心蛋白编码基因、rRNA基因和tRNA基因的排列顺序非常保守。基因间区的长短是影响3种被毛孢线粒体基因组大小最主要的因素。【结论】公布的洛斯里被毛孢USA-87-5菌株线粒体基因组中存在序列错误。本文新报道了OWVT-1菌株的线粒体基因组,并进行注释和比较线粒体基因组学分析。     

生物信息学法筛选志贺氏菌疫苗候选抗原

从GOLD基因组在线数据库中下载志贺氏菌S.flexneri2a301、S.flexneri5b8401和S.sonneiSs046株的全基因组序列,通过SignalP、PSORT-B、Cell-Ploc、TMHMM、Phobius、LipoP和PRED-TMBB等生物信息学工具,筛选可能成为疫苗组份的表面抗原。结果分别从3株志贺氏菌的全基因组中得到了96、158和107个ORF,它们分别编码一系列的脂蛋白、β-桶型跨膜蛋白或分泌性蛋白,组成了一个疫苗候选抗原的信息库。上述ORF编码的蛋白在3株志贺氏菌中呈现良好的同源性,有63种候选抗原在同源性分析中被发现同时存在于3株志贺氏菌中。说明生物信息学方法可以作为高通量筛选志贺氏菌疫苗候选抗原的辅助工具,且为志贺氏菌新疫苗研制提供了大量有用的数据信息。     

东方蜜蜂微孢子虫的基因结构优化及新基因鉴定

东方蜜蜂微孢子虫Nosema ceranae是一种寄生于蜜蜂中肠上皮细胞的单细胞真菌,对蜜蜂的健康危害严重,给世界各国的养蜂业造成较大损失。本研究基于前期获得的N.ceranae孢子的转录组数据对其已注释基因进行结构优化,并对未注释基因进行预测和分析。通过将测序得到的clean reads比对参考基因组和转录本重构,共对10个N.ceranae的已注释基因的5'端或3'端进行了延长。利用Cuffcompare软件将重构转录本与参考基因组进行比对,共鉴定出27个新基因,随机挑选9个新基因进行RT-PCR验证,均能扩增出符合预期的目的片段,表明预测出的新基因真实存在。有6个新基因能够注释到GO数据库和6个基因注释到KEGG数据库。进一步分析结果显示上述新基因注释到细胞等10个GO条目上,它们可能在N.ceranae的生命活动中具有重要功能。研究结果为N.ceranae的基因结构和功能注释信息的完善提供了有益补充,也为新基因的功能研究打下了基础。     

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。     

痢疾杆菌福氏2a sf301DsbA/virG双突变减毒活候选疫苗构建和初步鉴定

为预防细菌性痢疾的爆发和流行,构建志贺氏福氏2a减毒活疫苗。选用中国痢疾杆菌主要流行株sf301为受体菌,通过基因重组交换技术,突变细菌DsbA和virG基因,并以Serney试验和HeLa细胞侵袭实验鉴定突变菌株sf301:△virG:DsbA33G毒力和侵袭力,采用豚鼠结膜囊接种免疫动物,检测突变菌株免疫原性,了解候选疫苗对免疫动物的保护能力。与野生亲本比较sf301:△virG:DsbA33G已完全丧失毒力,但保留了一定的侵袭力。与未接受免疫的对照组相比,通过粘膜途径免疫的豚鼠,无论是单次免疫,还是双次免疫策略都可以诱发血清和胃肠道粘膜部位产生特异性抗sf301LPSIgG和IgA;面部、胃肠道引流淋巴结和脾脏中IgG和IgA抗体分泌细胞(Antibody secretcells ASCs)数目显著性增高;两种免疫方案都可给免疫动物提供100%抵抗野生亲本毒株攻击的能力。初步动物实验结果提示构建的福氏2a活疫苗sf301:△virG:DsbA33G是一种潜在的候选痢疾疫苗。     

密度感应系统对弗氏志贺菌生长竞争能力的影响

密度感应系统调节细菌应答反应的发生,这些应答反应与细胞密度有关。通过对比大肠杆菌(Escherichia coli)和志贺氏菌(Shigella spp.)的序列发现,志贺菌属密度感应系统操纵子普遍存在丢失或突变。为研究其密度感应系统的功能,文章利用哈氏弧菌(Vibrio harveyi)BB170作为指示菌,检测弗氏志贺菌(Shigella flexneri)密度感应系统信号分子AI-2,证明其可以分泌有活性的AI-2;其次,采用Golden Gate克隆法将大肠杆菌MG1655的密度感应系统基因克隆至弗氏志贺菌301中,获得密度感应系统回复株301。通过菌落计数表明,在混合培养条件下,密度感应系统基因回复株301比野生株301存在生长优势;通过双向电泳初步比较分析表明,密度感应系统基因可以在志贺菌中表达,并鉴定到了其他一些与应激反应相关的差异表达蛋白, 如Hsp60、GroEL、SodB。