革兰氏阴性细菌β-桶状结构外膜蛋白体外折叠的研究进展

除了细胞质膜,革兰氏阴性细菌细胞还有一层组成细胞壁的外膜(Outer Membrane)。膜蛋白是外膜的主要组成成分之一,绝大多数外膜蛋白是由反向平行的β-折叠(β-Strands)通过相邻的氢键结合形成的β-桶状结构蛋白(β-Barrel Proteins)。这些蛋白既可作为通道蛋白、转运蛋白、酶、受体、毒力因子,也可作为结构蛋白发挥稳定外膜的重要作用,它们是否正确折叠并整合到外膜对革兰氏阴性细菌的生存至关重要。大多数外膜蛋白易于重组表达和体外重折叠(in vitro refolding),并且折叠状态可通过多种方法测定,因此β-桶状结构外膜蛋白被当着模式蛋白来研究各类生物和非生物因子对膜蛋白折叠的影响,是膜蛋白研究的一大热点。本文将从β-桶状结构外膜蛋白体外折叠的研究方法和影响折叠的因素角度对近年相关研究进展进行综合述评,最后总结了外膜蛋白体外折叠模式,并结合作者的相关研究结果和观点对该领域的研究前景进行了展望。     

低营养浓度培养基分离培养生物膜中的细菌及其鉴定

室内潮湿环境固体表面很容易形成细菌生物膜,这些生物膜生长在不易清除或不被人注意的固体表面,研究这一类生物膜中的细菌类群可以了解其中是否滋生着对人体健康有威胁性的致病菌或条件致病菌。选择某公共浴室内塑料表面生长的生物膜作为分离培养对象,同时使用实验室最常用的LB培养基及其10倍稀释培养基(LB/10)作为分离培养基。结果表明在LB培养基上生长的细菌类群相对单一,并且有单一类群占优势或抑制其他类群生长的现象;而在LB/10培养基上生长的细菌具有更丰富的多样性,并且各类菌的数量分布较均匀,没有出现LB培养基中一种细菌占绝对生长优势的现象。对LB/10上生长的8个菌株的16SrDNA片段序列进行测定和系统发育分析,发现与所分离的细菌系统发育相近的包括多株人体临床分离的病原菌以及未培养细菌(Uncultured bacterium)。     

革兰氏阴性细菌β-桶状结构外膜蛋白折叠与组装的研究进展

β-桶状结构外膜蛋白是革兰氏阴性细菌细胞外膜层的主要组成部分,在营养吸收、维持外膜完整性、病原菌致病性及多重耐药性等方面发挥着重要的作用,对细菌的存活至关重要。详细了解这些蛋白的合成、折叠与组装到外膜的过程在增加筛选抗病原菌药物靶位、增强有益菌的生物活性等方面具有重要意义。本文对近年来革兰氏阴性细菌β-桶状结构外膜蛋白的合成、转运、折叠及组装到外膜过程的研究结果进行了综合论述,重点叙述了β-桶状结构外膜蛋白组装复合体的研究进展,并在此基础对这一类蛋白的折叠与膜整合过程提出一些新的见解,便于读者快速、全面了解该领域的最新发现和发展。     

阿特拉津降解菌SA1的分离鉴定及其降解特性研究

为进行阿特拉津(AT)污染的生物修复,从AT降解混合菌群中,经长期的交替液体摇瓶培养和平板划线分离,筛选到一株能完全降解AT的菌株SA1。经生理生化特征及16S rDNA序列分析,将该菌鉴定为假单胞菌属(Pseudomonas sp.)。与已报道的AT降解菌Pseudomonas sp.ADP不同,SA1能以AT为唯一碳源、氮源和能源生长,培养基中添加铵盐不抑制SA1的降解功能,而添加葡萄糖时,累积的氰尿酸会被快速降解。SA1生长的最适温度为37℃,最适pH值为7.0。SA1的静息细胞在10℃~40℃或pH值4~11时均能高效降解AT,比ADP降解具有更广的pH和温度范围,表明SA1降解菌株具有广阔的应用前景。SA1中AT降解基因为保守的atzABCD,并含有IS1071的tnpA基因片段,传代过程中降解基因会以一定频率丢失。     

阿特拉津及其降解菌的使用对土壤微生物群落的影响

比较了阿特拉津及降解菌株BTAH1的使用对土壤微生物的影响.结果表明,在实验周期内阿特拉津对土壤微生物的代谢作用有较明显的刺激作用,与空白土壤(未施用阿特拉津和降解菌)相比,对照土壤(施用50mg·kg^-1土阿特拉津)呼吸强度显著增加,且土壤中的阿特拉津浓度对土壤NH₄⁺-N和NO₃^--N浓度的影响显著.降解菌BTAH1可在1周内降解土壤中98%以上的阿特拉津,从而使土壤呼吸强度有所下降,土壤中NH₄⁺-N和NO₃^--N的浓度基本与空白土壤持平,对微生物量C和微生物量N影响不显著;放线菌和真菌数量也基本与空白持平,细菌数量较高.对土壤细菌的16SrDNA文库的ARDRA分析发现,阿特拉津及其降解菌的使用对土壤细菌群落结构有一定程度的影响,阿特拉津的使用会降低细菌群落的多样性,而降解菌的使用会恢复土壤细菌的多样性.     

阿特拉津降解菌Arthrobacter sp. AG1降解基因研究

菌株Arthrobacter sp. AG1能以4000 mg/L的阿特拉津（AT）为唯一碳源、氮源和能源生长。通过设计特异引物从AG1中扩增出阿特拉津氯水解酶基因trzN的全序列,该基因与已报道的trzN基因序列相似性为99%。AG1菌株中含有两个大于100kb的质粒,Southern杂交结果显示trzN和atzB基因均位于其中较大的一个质粒pAG1上。将AG1菌株在LB液体培养基中转接三代后,发现34%的细菌细胞丢失了降解活性,但却未发现丢失质粒,PCR扩增结果表明突变子丢失了trzN基因,但atzB和atzC基因未丢失,说明降解活性的缺失是trzN基因片段从质粒上丢失的结果,表明trzN基因在环境中存在水平转移现象,暗示菌株AG1中的阿特拉津降解基因是基因的水平转移重组的结果。     

革兰氏阴性细菌β-桶状结构外膜蛋白折叠与组装的研究进展

摘要:β-桶状结构外膜蛋白是革兰氏阴性细菌细胞外膜层的主要组成部分,在营养吸收、维持外膜完整性、病原菌致病性及多重耐药性等方面发挥着重要的作用,对细菌的存活至关重要。详细了解这些蛋白的合成、折叠与组装到外膜的过程在增加筛选抗病原菌药物靶位、增强有益菌的生物活性等方面具有重要意义。本文对近年来革兰氏阴性细菌β-桶状结构外膜蛋白的合成、转运、折叠及组装到外膜过程的研究结果进行了综合论述,重点叙述了β-桶状结构外膜蛋白组装复合体的研究进展,并在此基础对这一类蛋白的折叠与膜整合过程提出一些新的见解,便于读者快速、全面了解该领域的最新发现和发展。     

环境中污染物降解基因的水平转移(HGT)及其在生物修复中的作用

水平基因转移是不同于垂直基因转移的遗传物质的交流方式.在污染环境这一特异生态环境中,降解基因的水平转移有着独特的功能与作用.研究环境中污染物降解基因在微生物间的水平转移,更深入地了解微生物种群适应污染环境的机理,对于评价污染物的环境毒理、生物可降解性以及污染环境的可修复潜力具有重要参考价值.在污染物生物修复实践中,可以通过调控降解基因的水平转移,增强污染环境中微生物的降解能力,更有效地发挥生物修复作用.文章将对环境中细菌间基因交流的机制,污染物降解基因的水平转移对微生物适应污染环境的机理、水平基因转移对代谢途径的进化及其对污染物生物修复作用的影响等方面的研究进展做一综述.     

滇池中溶藻细菌的分离鉴定及其溶藻效应

【背景】藻类水华或赤潮在世界范围内频发,带来各种危害,亟需找到有效途径控制水华或赤潮。溶藻细菌具有杀死藻类控制藻类生物量的能力,可以作为防治水华和赤潮的有效工具。【目的】分离并鉴定滇池中的铜绿微囊藻(Microcystisaeruginosa)及其溶藻细菌,对溶藻菌作用于铜绿微囊藻的溶藻效应进行研究,初步了解其溶藻特性与溶藻机制。【方法】采用LB平板稀释涂布,再经多次划线分离纯化细菌,测定16SrRNA基因序列以鉴定细菌种类;采用毛细管分离的方法分离铜绿微囊藻,并测定其cpcBA基因序列以鉴定蓝藻种类;采用热乙醇法提取叶绿素a,从而计算溶藻效率;基于过氧化氢酶(CAT)、还原型谷胱甘肽(GSH)和丙二醛(MDA)探究藻细胞在溶藻菌处理下的抗氧化系统响应。【结果】共分离获得11株微囊藻和17株针对铜绿微囊藻的高效溶藻菌。选取其中一株生长速度最快的铜绿微囊藻DCM4和一株溶藻效果最好的溶藻菌Sp37 (Bacillus siamensis)进行后续研究。Sp37对DCM4的4 d溶藻率达到92.4%±1.5%,且对微囊藻属的水华微囊藻(M. flos-aquae)和惠氏微囊藻(M.wesenbergii)均有溶藻效果,而对绿藻没有溶藻效果。Sp37的原菌液和无菌滤液对DCM4的4d溶藻率分别为86.8%±4.3%和81.1%±2.2%,两者没有显著差异(P0.05)。Sp37菌体对DCM4的溶藻率为25.4%±7.3%。Sp37无菌滤液经不同温度和pH处理之后的溶藻率与未经处理的无菌滤液的溶藻率无明显差异。Sp37无菌滤液处理藻细胞会使藻细胞的CAT、GSH和MDA含量发生变化。【结论】菌株Sp37对铜绿微囊藻DCM4具有高效的溶藻作用,而且对微囊藻属具有一定的溶藻特异性。Sp37是通过分泌胞外物质间接溶藻,且溶藻物质具有热稳定性和酸碱稳定性。Sp37无菌滤液处理藻细胞会触发藻细胞抗氧化系统,并且会损伤藻细胞膜。Sp37无菌滤液很可能是通过对藻细胞造成氧化胁迫,最终导致藻细胞死亡的。     

阿特拉津降解菌Arthrobacter sp. AG1降解基因研究

菌株Arthrobacter sp. AG1能以4000 mg/L的阿特拉津（AT）为唯一碳源、氮源和能源生长。通过设计特异引物从AG1中扩增出阿特拉津氯水解酶基因trzN的全序列,该基因与已报道的trzN基因序列相似性为99%。AG1菌株中含有两个大于100kb的质粒,Southern杂交结果显示trzN和atzB基因均位于其中较大的一个质粒pAG1上。将AG1菌株在LB液体培养基中转接三代后,发现34%的细菌细胞丢失了降解活性,但却未发现丢失质粒,PCR扩增结果表明突变子丢失了trzN基因,但atzB和atzC基因未丢失,说明降解活性的缺失是trzN基因片段从质粒上丢失的结果,表明trzN基因在环境中存在水平转移现象,暗示菌株AG1中的阿特拉津降解基因是基因的水平转移重组的结果。