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,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.     

鉴定痢疾杆菌毒力基因的SW480细胞模型构建

信号标签诱变技术（STM）是一种在体内高通量筛选病原体毒力基因的新方法,在应用时的一个先决条件是要建立合适的体内筛选系统。为将该技术应用于福氏痢疾杆菌,我们使用三个福氏痢疾杆菌菌株进行了预试验：通过同源重组构建而成的带有氯霉素抗性且aroA和virG基因失活的突变株RC426;因在侵袭质粒上自发缺失3个基因座(ipaBCDA, invA 和 virG)的另一减毒突变株T32,其曾被用作福氏痢疾杆菌的口服疫苗;还有具侵袭宿主细胞能力的野生性菌株2457T。将RC426、T32和2457T混合后侵袭结肠细胞系SW480,不同时间回收经侵袭后细胞裂解液中的菌体并统计。结果显示在侵袭12h内回收到减毒突变株的量与野生有毒株存在显著性差异,表明SW480 细胞系可用于痢疾杆菌的STM研究。Abstract: Signature-tagged mutagenesis (STM) is a novel technology with high throughput screening ability to identify virulent genes of pathogen in vivo. An appropriate animal or cell line model is one of prerequisites by exploiting this technique. In order to apply STM to Shigella flexneri, RC426 was constructed as an attenuated mutant with chloramphenicol resistance and aroA and virG genes inactivated by homologous recombination; Another attenuated strain T32 was used as an oral S. flexneri 2a vaccine due to a spontaneous deletion in three loci (ipaBCDA, invA and virG) on the virulence plasmid. The wild type strain 2457T had the invasion ability into host cells. The three strains, RC426, T32 and 2457T, were mixed together to invade colon cancer cell line SW480, and the distinct strains were recovered and counted from cell lysates of invaded SW480 in different time. The results showed that there were statistically significant differences between the amounts of two attenuated strains recovered and that of virulent strain within 12h invasion, indicating SW480 was a suitable cell model for applying STM to screen virulent genes of Shigella flexneri.     

一种体内研究病原体致病机理的新方法——信号标签诱变技术

信号标签诱变技术是以整个基因组为基础的研究病原体致病机制,可在体内对毒力基因进行高通量筛选的一种新方法。近几年应用该技术已对十多种病原微生物进行了筛选。这些筛选中除了找到已知的毒力基因外,还都鉴定到了未知的毒力因子。本文就该技术的原理、优缺点、应用的必要条件、技术的改进及应用该技术鉴定到的毒力基因等作一综述。 A Novel Approach to Study Pathogenesis of Pathogens in vivo——Signature-tagged Mutagenesis YAO Xiao1,2,HUANG Liu-yu1,YANG Bo-lun2,SU Guo-fu1 1.Beijing Institute of Biotechnoloy,Beijing 100071,China; 2.College of Environmental and Chemical Engineering,Xi'an Jiaotong University,Xi'an 710049,China Abstract:Signature-tagged mutagenesis (STM) is a novel approach to study pathogenesis of pathogens and to screen virulence genes with high throughput in vivo,which is based on whole genome of pathogen in question.In resent years,more than ten species of microbial pathogens have been screened with this technology.There are also unknown virulence factors being identified with exception of known virulence genes identified in all these screens.This article reviews the principle,advantages and current limitations,the requirements,modifications of STM,and to date virulence genes identified by this technology. Key words：signature-tagged mutagenesis;virulence genes;pathogens;in vivo     

CPP32研究进展

CPP32是一个由277个氨基酸组成分子量约为32KD的蛋白酶。编码CPP32的基因有α、β两种形式,但两种基因形式编码的蛋白酶在功能上相同。CPP32与细胞凋亡密切相关。在蛋白酶级联切割的凋亡过程中,CPP32处于核心位置,可能起非常重要作用。上游蛋白酶对其进行切割加工,使其活化;活化的CPP32又切割加工下游底物,导致细胞凋亡。     

痢疾杆菌体内诱导基因筛选方法的建立

分别用氯霉素乙酰转移酶基因(cat)和天冬氨酸半醛脱氢酶基因(asd)作为报告基因,用小鼠肺感染模型和HeLa细胞侵袭模型来试验筛选痢疾杆菌体内诱导基因的可行性。结果表明,以asd为报告基因,用HeLa细胞侵袭试验作为筛选模型,可成功地用于筛选痢疾杆菌的体内诱导基因。     

福氏志贺菌ipaB基因的克隆及其在酵母细胞中的表达

志贺氏菌引起的细菌性痢疾为一种全球性的肠道传染病。据估计,全世界每年感染的人数超过两亿,由该病引起的死亡人数有65万左右[1]。该菌的致病性是由体内含有230kb的毒性大质粒决定的,而大质粒上一个31kb的片段所编码的侵袭质粒抗原(IInvasion plasmid antigen,Ipa)是致病所必需的[2,3]。近年来,国内外有关学者在原核生物中对ipaB基因克隆及功能进行了较广泛的研究[4,5],但在酵母细胞中这方面的研究未见报导。从志贺痢疾杆菌中克隆了ipaB基因,并在酵母细胞中得到了融合表达,为将IpaB应用于双杂交系统研究其在侵袭过程中的分子机制打下了基础。     

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.     

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。     

一种简单高效的结合转移克隆方法

为了建立一种将整合在染色体上的重组自杀质粒重新环化成环形质粒的技术方法,以体内表达技术筛选到的痢疾杆菌融合菌株为出发点,借助辅助质粒pMT999或pRX2013进行了结合转移实验,成功地建立了一种结合转移克隆方法,并且具有较高的克隆效率。     

用酵母双杂交系统筛选与痢疾杆菌侵袭素IPaC相互作用的蛋白

利用酵母双杂交技术筛选与IpaC相互作用的真核细胞蛋白。首先将IpaC全长基因克隆到诱饵蛋白载体pGBKT7中 ,以构建的pGBKT IpaC为靶蛋白质粒 ,筛选人HeLa细胞cDNA文库。在 2× 10 6个克隆中得到 2 2个阳性克隆。其中 2个阳性克隆编码人胶原酶蛋白片段。并且进一步证明与胶原酶片段相互作用的IpaC结构域在 6 2aa～ 170aa之间。提示IpaC可能在胶原酶参与的生物学过程中发挥作用。