盐生盐杆菌DNA片段RM07的-35、-10区缺失分析*

RM0 7DNA片段分离自嗜盐古菌———盐生盐杆菌R1 ,该片段不仅在嗜盐古菌内具有启动子功能 ,而且在大肠杆菌中也具有启动子活性。序列分析表明其上确实含有细菌启动子的 35、 1 0保守区。进一步通过缺失分析证实该片段就是在大肠杆菌中具启动功能的DNA片段 :仅含 1 0区而缺失 35区的RM0 7a片段基本上无启动活性 ;而含 35和 1 0区的0 1kb片段RM0 7b具有高于RM0 7的启动活性。研究结果还表明 ,RM0 7片段在大肠杆菌中的启动活性是受环境因素调节的 ,尤其是对氯化钠浓度的提高具     

盐生盐杆菌RM07 DNA片段在大肠杆菌中的定点诱变和启动子功能分析

将来源于嗜盐古生菌——盐生盐杆菌(Halobacterium halobium)基因组的RM07 DNA片段以正反两个方向分别插入大肠杆菌启动子探针载体pKK232-8携带的报告基因——氯霉素抗性基因(cat)的上游,得到RM07-cat融合的质粒pRM07-1( )和pRM07-1(-),将其分别转入大肠杆菌HB101,进而检测了不同转化子菌株的氯霉素抗性水平和细胞内氯霉素乙酰转移酶蛋白质浓度。结果表明：正向的RM07片段在真细菌(大肠杆菌)中具有启动子活性,能够驱动cat报告基因的表达;而反向的RM07片段在大肠杆菌中不具有启动子活性。对RM07片段进行了定点诱变分析,检测了特定核苷酸突变对启动子活性的影响,结果进一步精确定位了RM07片段中对在大肠杆菌中的启动子功能有重要作用的关键碱基,并且通过改造RM07片段的碱基组成成分大幅提高了其在大肠杆菌中的启动子活性。     

嗜盐古菌启动子DNA片段的功能检测

将来源于嗜盐古菌染色体DNA的启动子片段RM07或RM13插入到启动子探针载体pYLZ_2的报告基因lacZ之前,通过β_半乳糖苷酶酶活性的检测,进一步确证RM07和RM13片段在大肠杆菌(Escherichia coli)中的启动功能。同时用微量热技术检测了大肠杆菌DH5α及其重组菌株在LB培养基中37℃生长过程的热输出功率。T2(pYLZ_2)、TE07(pYL726)、TE07_2(pYL702)、TE131(pYL131)和TE132(pYL132)菌株的生长速率分别比大肠杆菌DH5α降低了6.5%、11%4、1.1%4、7.5%和42.7%。当启动子启动了基因表达时,菌株的生长速率显著降低,热力学参数与酶活性检测结果有较好的一致性。微量热结果表明基因的表达比质粒DNA的复制过程需要消耗更多的能量,对细菌的生理代谢有较大改变。微量热技术为检测基因的表达和转录调控提供了新的方法和思路。     

嗜盐古菌R1中与真核同源基因rad25启动子的序列分析和启动活性研究

在盐生盐杆菌(Halobacterium halobium)R1中分析了真核同源基因rad25的转录,分析了rad25同源基因启动子片段的序列特征,用β_半乳糖苷酶基因(bgaH)为报告基因,利用启动子探针检测技术验证了rad25同源基因启动子片段在嗜盐古生菌WFD11中的启动功能;缺失分析进一步确认了rad25同源基因启动子具有嗜盐古菌启动子典型特征。从启动子和转录水平上证明盐生盐杆菌R1中真核同源基因rad25存在生物学功能,推测其可能在核苷酸切除修复(NER)起作用。     

一种基于线性DNA片段同源重组的嗜盐古菌高效基因敲除系统

随着功能基因组学研究的深入发展,基因敲除技术日益成为基因功能研究的重要手段。嗜盐古菌Haloferax volcanii易于培养,是研究古菌基因功能的良好模式菌株。虽然现已开发了多种嗜盐古菌的遗传操作系统,但基因敲除成功率不十分理想。这些遗传操作方法基于pyrE筛选标记,利用携带同源片段的环状质粒与基因组同源片段间的两次同源重组,敲除目的基因。由于基于环状质粒和pyrE筛选标记的经典同源重组敲除方法在二次重组时,普遍存在回复到野生型菌株的可能,导致二次重组子中敲除目的基因的阳性菌株比例较低。为了克服传统同源重组技术的上述缺陷,文章建立了基于线性DNA片段的同源重组技术。该方法通过一次重组在目标基因的下游引入一段上游同源片段和pyrE标记,从而限定二次重组的发生部位只能在两段上游同源片段之间,发生二次重组的重组子理论上都敲除了目标基因。利用该方法,文章成功敲除了嗜盐古菌Haloferax volcanii的xpd2基因,阳性克隆率达65%。这种线性DNA片段重组法为嗜盐古菌的基因敲除提供了一种高效策略,便于嗜盐古菌的基因改造。     

嗜盐古菌启动子的研究及应用

嗜盐古菌是古菌域的一个重要代表类群,在遗传与代谢、进化与适应、前沿生物技术及合成生物学领域都显示了其重要的研究价值。嗜盐古菌启动子的认识和利用,可以为嗜盐古菌的基础和应用研究提供必要的条件。本文从古菌启动子的结构与功能出发,就启动子的研究方法、嗜盐古菌启动子的特征及嗜盐古菌启动子的应用3个方面综述了嗜盐古菌启动子的研究现状,并对嗜盐古菌启动子未来研究的重点和方向进行了展望。     

极端嗜盐古菌质粒pSCM201衍生穿梭表达载体的构建及应用

摘要：【目的】利用有自主知识产权的嗜盐古菌θ型复制质粒和启动子,构建在极端嗜盐古菌模式菌株西班牙盐盒菌（Haloarcula hispanica）中方便使用、功能完善的基因表达载体。【方法】以pSCM201的最小复制子为基础,通过引入莫维诺林抗性基因,大肠杆菌质粒复制子以及氨苄抗性基因,构建了一个新的嗜盐古菌-大肠杆菌穿梭载体。利用定点突变和末端补平法依次将其中多余的酶切位点去除后,再添加hsp5启动子核心序列、人工合成的多克隆位点以及蛋白纯化标签His?Tag等重要元件成功构建了嗜盐古菌表达载体pSCM307。将报告基因bgaH插入到该载体的多克隆位点中并转化H. hispanica AS2049,通过X-gal平板筛选和β-半乳糖苷酶酶活实验检测pSCM307的表达能力。【结果】pSCM307具有独立的自主复制能力,其多克隆位点方便实用,报告基因bgaH在hsp5启动子控制下实现了高效表达。【结论】成功构建了嗜盐古菌领域中第一个方便使用的基因表达载体。     

具有真细菌基因启动子活性的盐生盐杆菌质粒DNA片段

利用大肠杆菌启动子探测质粒ｐＫＫ２３２－８为载体、用两组限制性内切酶ＢａｍＨＩ－ＳａｌＩ和ＨｉｎｄⅢ－ＳａｌＩ分别消化盐生盐杆菌Ｊ７（Ｈａｌｏｂａｃｔｅｒｉｕｍｈａｌｏｂｉｕｍ）的质粒ｐＨＨ２０５,在体外进行重组,转化Ｅ．ｃｏｌｉＨＢ１０１感受态细胞,在含氨苄青霉素和氯霉素的选择平板上筛选转化子,并从随机挑选的２０株转化子中,获得抗氯霉素水平达到１１０μｇ／ｍｌ的转化子Ｔ１和Ｔ２,所含重组质粒分别被命名为ｐＪＨ和ｐＪＢ。经限制性酶切分析及杂交分析表明,ｐＪＨ质粒上插入了一段来源于ｐＨＨ２０５质粒的ＤＮＡ片段,其大小为８００ｂｐ左右。通过重新转化实验进一步表明,该ＤＮＡ片段在大肠杆菌中具有启动子功能,从而证明,在古细菌（盐生盐杆菌）的质粒ＤＮＡ中存在具有真细菌（大肠杆菌）基因启动子活性的ＤＮＡ片段。     

基于PHA颗粒-PhaP标签和内含肽元件的极端嗜盐古菌蛋白的表达纯化系统

【目的】建立一个基于PHA颗粒-PhaP标签的简便实用的极端嗜盐古菌蛋白表达纯化系统,并探讨嗜盐古菌内含肽在该系统优化中的应用。【方法】以嗜盐古菌-大肠杆菌穿梭载体pWL502为基本骨架,构建带有嗜盐古菌强启动子和PhaP融合标签的表达载体;在地中海富盐菌phaP缺陷株(ΔphaP)中融合表达目的基因,通过蔗糖密度梯度离心分离纯化结合于PHA颗粒上的PhaP融合蛋白;在phaP基因与多克隆位点之间引入特定的嗜盐古菌内含肽元件,尝试通过定点突变改变该内含肽的剪切活性。【结果】成功构建了以PhaP作为N端融合标签的表达载体pPM以及作为C端融合标签的载体pIP;在phaP基因簇强启动子控制下,二者均实现了目标蛋白的高效表达;通过PHA颗粒介导的蛋白分离纯化策略,实现了以PhaP为融合标签的目标蛋白的分离纯化;发现内含肽序列Hbt21在地中海富盐菌中保持了高效的剪接活性,通过定点突变其C端末位氨基酸天冬酰胺(N182)及邻位的丝氨酸(S183)失活了该内含肽的C端剪接活性。【结论】首次建立了一个基于PHA颗粒-PhaP标签的简便节约的极端嗜盐古菌蛋白表达纯化系统,并确定了嗜盐古菌型内含肽C端剪接的活性位点,为该内含肽将来应用于PhaP融合蛋白的标签去除奠定了基础。     

新疆罗布泊地区可培养嗜盐古菌多样性及其功能酶筛选

【目的】探索新疆罗布泊地区高盐环境可培养嗜盐古菌的多样性及其功能酶应用潜力。【方法】采集罗布泊地区13份土样,用纯培养并结合基于16S rRNA基因系统发育分析的方法来研究样品中嗜盐古菌的多样性。按系统进化树的聚类关系,挑选出一些菌株进行盐度耐受及淀粉酶、蛋白酶、酯酶的酶活检测。【结果】从13份土样中共分离到56株嗜盐古菌,经16S rRNA基因克隆测序,通过MEGA 4.0构建N-J树分析,56株菌分布于嗜盐古菌的10个生效发表属和5个潜在新属。运用Shannon-Wiener方法计算其多样性指数为1.820。挑选17株嗜盐古菌所测试盐浓度实验结果表明这一批嗜盐古菌的大部分生长范围在10%-35%之间,最适盐浓度在20%-25%之间。不同酶活检测结果为:淀粉酶酶活率为70.6%,蛋白酶酶活率为35.3%,酯酶酶活率为82.4%。【结论】新疆罗布泊周边地区由于气候及地理位置的独特性,蕴藏丰富的嗜盐古菌资源。本实验所设计的分离方法对嗜盐古菌的分离是极其有效的,为进一步研究新疆罗布泊及周边地区嗜盐古菌资源提供了技术基础。盐度耐受实验结果验证在低盐环境中分离嗜盐古菌新物种的可行性。同时,嗜盐古菌的酶活比率较高且活性较强为进一步开发利用嗜盐古菌资源提供了理论依据。     

The 492-bp RM07 DNA Fragment from the Halophilic Archaea Confers Promoter Activity in All Three Domains of Life

A 492-bp DNA fragment, designated RM07, was isolated from the chromosomal DNA of the halophilic Archaea, Halobacterium halobium, and was shown to confer promoter activity in Escherichia coli. Sequence analysis revealed that RM07 contained three consensus sequences of the archaeal distal promoter element as well as the typical –35 and –10 box sequences of bacterial promoters. Promoter probe analysis confirmed that RM07 conferred promoter activity in all three domains of life: Archaea (Haloferax volcanii), Eukarya (Saccharomyces cerevisiae) and Bacteria (Escherichia coli). Deletion analysis and site-directed mutagenesis further identified the functional regions within RM07 required for promoter activity. This is the first report of a DNA fragment from Archaea that confers promoter activity in all three domains of life, suggesting that the promoter structure and activity may be viewed as a bridge narrowing the gaps among the different domains of life.     

Microcalorimetry is a sensitive method for studying the effect of nucleotide mutation on promoter activity

Microcalorimetric method was successfully used to study the effect of nucleotide mutations on promoter activity and identify the important nucleotide necessary for the promoter function in Escherichia coli. The thermokinetic parameters, such as k, I and IC(50), were calculated from the metabolic power-time curves obtained by microcalorimetric measurement using the TAM air Isothermal Microcalorimeter (manufactured by Thermometric AB company of Sweden). Analysis of these data revealed that different nucleotide mutations in -10 box sequence of RM07 fragment had different effect on the promoter activity. Our research also suggest that the microcalorimetric method is a very sensitive and easily performed method for investigation of promoter mutation.     

Defining the consensus sequences of E.coli promoter elements by random selection.

The consensus sequence of E.coli promoter elements was determined by the method of random selection. A large collection of hybrid molecules was produced in which random-sequence oligonucleotides were cloned in place of a wild-type promoter element, and functional -10 and -35 E.coli promoter elements were obtained by a genetic selection involving the expression of a structural gene. The DNA sequences and relative levels of function for -10 and -35 elements were determined. The consensus sequences determined by this approach are very similar to those determined by comparing DNA sequences of naturally occurring E.coli promoters. However, no strong correlation is observed between similarity to the consensus and relative level of function. The results are considered in terms of E.coli promoter function and of the general applicability of the random selection method.