离子转运蛋白调控钝齿棒杆菌离子和pH稳态促进L-精氨酸合成

L-精氨酸是一种半必需氨基酸,广泛应用于食品、制药、饲料等行业。【目的】当前对L-精氨酸生产菌株的研究,极少涉及离子转运领域。在本研究中,发现在发酵时适量添加外源K~+有利于促进钝齿棒杆菌(Corynebacterium crenatum) SYPA5-5合成L-精氨酸。【方法】在C. crenatum SYPA5-5发酵培养基外源添加0.5 g/L和2.5 g/L的K_3PO_4,取对数期发酵样品进行转录组数据分析,挖掘出K~+转运相关的阳离子转运ATP酶CTAP1以及单价阳离子/H~+逆转运蛋白Mrp1A,研究其在C. crenatum SYPA5-5快速合成L-精氨酸阶段,对菌株生长及L-精氨酸合成的影响。【结果】对基因ctap1和mrp1分别进行敲除和过表达,深入研究突变株对L-精氨酸合成的影响。研究发现同时过表达离子转运蛋白CTAP1和Mrp1A更有利于胞内离子、pH稳态和渗透压调节,最终提高L-精氨酸的产量。在补料分批发酵中分别过表达Mrp1A、CTAP1以及同时过表达Mrp1A和CTAP1的菌株L-精氨酸产量分别达到61.4 g/L、63.9 g/L和65.3 g/L,产率分别为0.383 g/g、0.392 g/g和0.395 g/g,比C. crenatum SYPA5-5分别提高了34.9%、38.0%和39.1%。【结论】CTAP1是特异性的K~+转运ATP酶,可以将培养基中的K~+运输到胞内。同时Mrp1A可将胞内K~+和Na~+等单价阳离子运输到胞外,将胞外H~+运输至胞内,中和胞内L-精氨酸所导致的碱性环境,从而维持胞内pH稳定。CTAP1和Mrp1A的研究为解析离子转运机制和L-精氨酸合成之间的联系奠定了基础。     

染料木素对MRSA外排蛋白表达的影响

[目的] 研究染料木素对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）外排蛋白的影响。[方法] 通过联合药敏实验检测染料木素影响MRSA对环丙沙星的敏感性;利用等重同位素多标签相对定量蛋白质组学（iTRAQ）技术,检测染料木素作用MRSA41577后菌体蛋白表达量的变化;通过生物信息学方法对差异显著的蛋白进行系统分析;通过qPCR和尼罗红外排实验,探讨耐药相关的蛋白介导细菌耐药的作用机制。[结果] 联合药敏实验结果显示,染料木素能增强MRSA对环丙沙星的敏感性;通过iTRAQ技术检测到差异显著蛋白共有129个,包括60个表达上调的蛋白和69个表达下调的蛋白;生物信息学分析结果显示,与细菌耐药相关的蛋白约有14个,其中,通过主动外排系统介导细菌耐药的蛋白主要有PstB、PstS等;qPCR结果显示,与对照组相比,PstB、PstS的基因表达量分别下降了51.6%和78.6%;尼罗红外排实验结果显示,染料木素与尼罗红之间存在竞争关系,为MRSA41577的竞争性抑制剂。[结论] 染料木素可通过降低MRSA41577外排基因pstB和pstS的mRNA表达量,进而影响PstB、PstS外排蛋白的表达来逆转细菌耐药;此外,染料木素还是MRSA41577的竞争性外排抑制剂,可通过与底物竞争外排的方式,使抗菌药物留在菌体内发挥抗菌作用。     

铜绿假单胞菌cntRLMN操纵子介导锌离子摄取的功能鉴定

【目的】本研究以铜绿假单胞菌PAO1 (Pseudomonas aeruginosa PAO1,菌种编号ATCC15692)为对象,研究cntRLMN在锌离子摄取中的功能。【方法】在ΔznuBC的基础上,以同源重组的方法构建了cntRLMN的各种突变菌株,通过质粒接合转移的方法构建其互补菌株及lacZ转录融合报告菌株,运用β-半乳糖苷酶酶活检测研究了Zur蛋白对cntRLMN的转录调控,凝胶阻滞实验(EMSA)检验Zur蛋白与cnt启动子及cnt启动子的突变片段的体外结合,并进一步通过生长曲线分析对cntRLMN中cntR、cntL、cntN等基因的锌离子摄取功能进行了分析和鉴定。最终,通过构建大蜡螟幼虫的侵染模型来研究cntRLMN对铜绿假单胞菌毒力发挥的影响。【结果】lacZ转录融合的酶活分析显示cntRLMN受Zur蛋白的负调控,其表达以Zur蛋白依赖的方式受锌离子饥饿的诱导;EMSA实验的结果显示cntRLMN的启动子可以与His-Zur结合形成DNA-蛋白质复合体,结合位点为GCGTTATAGTATATCAT;生长曲线和大蜡螟幼虫侵染实验的分析结果显示ZnuBC和CntRLMN的功能存在互补性,仅znuBC和cntRLMN双缺失突变时菌株在限锌培养条件下的生长和对大蜡螟幼虫的毒性才受到显著抑制,说明CntRLMN代表另一种独立的锌离子摄取系统。【结论】cntRLMN是受Zur直接负调控的另一种独立的铜绿假单胞菌锌离子摄取系统,对铜绿假单胞菌毒力的发挥起重要作用。     

放线菌中亮氨酸应答调控蛋白的生物学功能及其调控机理

放线菌是一类革兰氏阳性细菌,可产生氨基酸等初级代谢产物和抗生素等次级代谢产物,其广泛用于食品、医药、添加剂及化妆品行业。此外,还有少数放线菌,如分枝杆菌等,是可以引起人和动植物病害的病原菌。亮氨酸应答调控蛋白(Leucine-responsive regulatory protein,Lrp)是一类在氨基酸代谢及其相关代谢过程中的重要转录调控子,能够应答各种氨基酸,参与调控微生物细胞的多个生理过程,例如氨基酸代谢和转运、中心代谢、细菌的持久性和毒力等。本文总结了放线菌Lrp的生物学功能,并综述了放线菌中不同种属Lrp以及天蓝色链霉菌和红色糖多孢菌Lrp调控机理的研究进展。     

基因组编辑对酿酒酵母DNA的损伤作用及修复响应

【目的】为了研究基因组编辑工具CRISPR/Cas9和CRISPR/Cpf1所产生的DNA双链断裂(DNA doublestrandbreak,DSB)对酿酒酵母DNA的损伤作用及修复响应情况,对比化学物质甲基磺酸甲酯(methyl methanesulfonate,MMS)对酿酒酵母基因组DNA的损伤和修复,阐明编辑细胞在细胞水平和转录水平上的变化。【方法】起始细胞分为两种情况,包括未进行细胞周期同步化和被α-因子同步化细胞周期至G0/G1期。检测CRISPR/Cas9和CRISPR/Cpf1处理后编辑细胞的生长情况。利用流式细胞术检测编辑细胞的细胞周期延滞的情况。利用荧光定量PCR检测编辑细胞和MMS处理细胞后DNA损伤响应关键基因转录表达水平的变化情况。【结果】起始细胞无论是未同步化还是同步化,其生长均受到基因组编辑抑制,细胞存活率降低,细胞周期被滞留在G2/M期,而MMS处理导致细胞周期S期的滞留。此外,随编辑时间的延长,突变率增加,细胞存活率降低。CRISPR/Cpf1编辑细胞的突变率和存活率均低于CRISPR/Cas9,由此可见,CRISPR/Cpf1对细胞的损伤强度高于CRISPR/Cas9。两种编辑均诱导酵母DNA损伤响应关键基因RNR3及HUG1转录水平显著上调,并且CRISPR/Cpf1介导的上调幅度大于CRISPR/Cas9,但两者均低于MMS的处理。【结论】本研究解析了CRISPR/Cas9和CRISPR/Cpf1介导的基因组编辑在细胞水平和转录水平上对DNA损伤作用及修复响应,初步揭示了酿酒酵母应对不同类型的DSB损伤时响应程度的差异,为提高基因组编辑工具的编辑能力和评估基因编辑安全性提供了重要依据。     

C-反应蛋白在儿科急诊中的临床价值分析

目的针对儿科急诊患者采取C-反应蛋白检测判断患儿是否存在严重紧急病症情况,观察临床甄别的效果分析临床使用价值。方法在本院选取儿科急诊患者资料580例,患者资料收集的时间为2015年7月到2015年12月近半年时间内。以上患者资料均属患者家属自愿提供。上述患儿出现高烧或者是肺部感染等类型疾病,以上患者资料均属患者家属自愿提供。针对患者病症采取白细胞和C-反应蛋白检测,观察患儿病症程度。结果 C-反应蛋白在儿科急诊中的应用协助医生检测出患儿病症情况,区分危险和严重病症,并作为进一步深度治疗的依据。结论 C-反应蛋白对于儿科急诊的辅助效果明显,能够通过对白细胞和C-反应蛋白的检测观察出患儿病症程度,更加有助于提早为患儿治疗,辅助医生抢救患儿生命,给患儿家属救治希望。     

茉莉酸信号受体COI蛋白家族的分子进化与基因表达分析

茉莉酸(Jasmonic acid,JA)存在于所有高等植物中,是植物对病原微生物和虫害防御反应的关键激素。在茉莉酸信号转导中,COI1(COR-insensitive 1)作为茉莉酸信号受体蛋白在其中发挥关键作用。本研究采用生物信息学方法,从藻类、苔藓类、蕨类、裸子及单、双子叶植物多谱系对COI蛋白家族进行比较基因组学研究,并取得以下结果:(1)同源基因鉴定结果发现,在所选的7种陆生植物中一共鉴定了55个COIs同源基因,然而,在低等的水生植物包括绿藻类(Chlorophytes)、红藻类(Rhodophytes)、硅藻类(Bacillariophytes)、灰胞藻类(Glaucophytes)及褐藻类(Phaeophytes)等基因组中均未发现其同源基因;(2)系统进化树分析表明,植物COI蛋白家族可以分为4个保守的亚家族,且在陆生植物扩增的同时可能已发生功能分化;(3)基因结构分析显示,植物COI家族基因结构表现多样性,主要体现在内含子的数目和长度上;(4)基因表达数据提示,COI基因家族成员参与植物生长发育的多个时期,且在不同组织器官以及不同的胁迫应答反应中发挥不同的作用。以上结果将为植物COI基因家族的深入研究提供参考。     

广西水稻地方品种耐冷性鉴定及相关分析

对419份广西水稻地方品种初级核心种质进行芽期、苗期的耐冷性鉴定及相关分析,结果表明:广西水稻地方品种芽期、苗期耐冷性主要集中在7级和9级,总体耐冷性较弱。芽期、苗期极强耐冷种质(1级)分别为24份和27份,占参试总数的5.73%和6.44%,其中10份种质芽期和苗期均表现极强耐冷(1级)。芽期、苗期耐冷性呈极显著正相关(r=0.66)。粳稻芽期、苗期耐冷性均显著高于籼稻;粘糯稻之间耐冷性差异是由籼粳稻类型的耐冷差异引起的;来自高寒山区稻作区的品种芽期和苗期平均耐冷表现最强。利用34个SSR标记与芽期、苗期耐冷性进行Pearson相关分析,在第7和第9染色体上,各鉴定出1个同时与芽期和苗期耐冷性相关联的位点。本研究为水稻芽期、苗期耐冷育种提供新的抗源材料,并为水稻耐冷基因定位及机理研究奠定基础。     

谷子ARF基因家族的鉴定与生物信息学分析

生长素应答因子(ARF,auxin response factors)是一类可以结合在生长素应答基因启动子部位的转录因子,在植物的生长发育中起至关重要的作用。本研究以谷子为材料,共鉴定出24个ARF基因,命名为Si ARFs。利用生物信息学对谷子Si ARFs基因的结构、染色体分布、基因倍增模式、系统进化以及基因的表达模式进行分析。结果表明,Si ARF基因家族在染色体上呈不均匀分布,除2号染色体外,其他染色体上都有该家族基因,基因的扩增模式为分散复制与片段复制。Si ARFs基因家族具有相对保守的结构,即包含1个保守的B3 DNA结构域、ARF结构域和Aux/IAA结构域,ARF蛋白的3D结构含有3个α螺旋和7个β折叠结构。进化树分析表明谷子ARF蛋白和物种相近的高粱、玉米聚在一起。大多数ARF基因在谷子根、茎、叶和穗中都有表达,且不同基因表达量有较大差异。     

Xp11.2 易位/TFE3基因融合相关性肾癌1 例

目的:报道一例Xp11.2易位/TFE3基因融合相关性肾癌的诊治经过,探讨该病的临床和病理特征、诊断和治疗以及预后。方法:男性,7岁,以无痛性肉眼血尿为主诉就诊,入院后行B超,CT等影像学检查及常规实验室检查,行右肾根治性切除术,并予病理检查及基因检测,确诊为Xp11.2易位/TFE3基因融合相关性肾癌。结合相关文献资料,分析Xp11.2易位/TFE3基因融合相关性肾癌的临床和病理、诊断及治疗和预后等。结果:患者B超和CT检查提示右肾实质性占位,增强CT检查提示右肾中部实质内可见团状混杂密度影,增强后未见明显强化;术前诊断右肾肿瘤,术中探查难以实施保留肾单位手术,遂行根治性肾切除术。术后病理:灰红色肿块,边界清楚,肿块切面灰红灰黄,可见坏死和钙化灶,肿瘤细胞成乳头状结构排列,肿瘤细胞边界限清楚,细胞胞质丰富,细胞核圆行,染色质呈泡状,可见核仁,间质内可见沙砾体形成;免疫组化标记肿瘤细胞结果示:TFE3(+),CD10(+),CD117(灶+),CD68(-),EMA(-),HMB45(-),Ki67(约5%+),P504s(+),P53(约10%+),RCC(-),Vimentin(-);基因检测结果:t(X;17)(p11.2;q23)染色体易位,形成CLTC-TFE3融合基因。术后随访32个月,患者病情稳定,复查B超和CT复查均未见肿瘤复发和转移。结论:Xp11.2易位/TFE3基因融合相关性肾癌无特异性临床表现,诊断主要依赖影像学检查、病理形态学特征、特异性标记物的免疫组化及基因检测;需与其他肾细胞癌鉴别;首选手术治疗,术后需要进行密切随访。