大肠杆菌棉子糖操纵子a-半乳糖苷酶表达的调节控制

大肠杆菌棉子糖操纵子(raf)位于质粒,其第一结构基因rafA编码的a-半乳糖苷酶为诱导酶。Rat操纵子比乳糖操纵子(lac)或蜜二糖操纵子(mel)对诱导物有更严格的结构特异性。该酶被蜜二糖或棉子糖诱导,也被D-半乳糖微弱诱导,但不受乳糖、PNPG等结构相近糖所诱导。A-半乳糖苷酶的酶诱导形成能力在对数生长末期出现高峰。Rat 操纵子基因结构组成及调节与乳糖操纵子相似。以阻遏物为中介的负调控在raf操纵子调节中起主要作用,同时以环腺苷一代谢降解物基因激活蛋白(cAMP-CAP)为中介的正调控也参与调节。当0．4％葡萄糖加入到其它碳源培养基时,该酶表达水平下降至原活力的1／2—1／3。无论诱导或组成型酶的葡萄糖抑制均未见瞬时抑制。腺苷环化酶(cya)缺失或环腺苷受体蛋白(crP)和cya双缺陷菌株的酶表达则分别下降到原活力的9％和2．5％。Cya突变株或葡萄糖对raf操纵子表达的抑制可被cAMP解除,但cya和crP双缺陷菌株仍有葡萄糖抑制,而且这种抑制不为cAMP抵消,表明通过降低cAMp而影响cAMP-CAP复合体形成还不能解释代谢降解物抑制的全部机制。尚无证据说明吲哚类小分子化合物和低浓度尿素对raf操纵子表达的明显作用。     

大肠杆菌棉子糖操纵子α—半乳糖苷酶表达的调节控制

The alpha-galactosidase, coded for by the first structural gene rafA in the plasmid determined raf operon was an inducible enzyme. In contrast to lac or mel operon, raf operon has more strict structural specificity for inducers. The enzyme can be induced by melibiose and raffinose, or weakly by D-galactose, but not by structurally related sugars such as lactose, PNPG etc.. The alpha-galactosidase forming capacity as function of growth curve reached a single peak at the end of the logarithmic phase of the growth. The structure and regulation of raf operon is similar to those of lac operon. The repressormor-mediated negative control plays a major role in the regulation of raf operon, and cAMP-CAP mediated positive control is also involved in the regulation. When 0.4% glucose was added into the medium with other carbon sources, the expression of the enzyme was repressed by 2-3 fold. Transient catabolite repression has been observed neither in inducible nor constitutive alpha-galactosidase expression. Based on alpha-galactosidase assay, in mutant strains CA8306(cya) and CA8445 (cya, crp) the expression level of raf operon was only 9% and 2.5% of that in wild type strain respectively. The glucose effect or the repression in cya mutant can be abolished by 1-5 mmol cAMP. The constitutive alpha-galactosidase expression in cya and cry double mutant (CA8445) remains repressible by glucose, but irreversible by cAMP, suggesting cAMP-CAP complex is not the exclusive mediator of the catablite repression.(ABSTRACT TRUNCATED AT 250 WORDS)     

用定点突变技术研究转录终止——rpoBC操纵子上~tL7茎环结构的作用研究

 E.coli RNA聚合酶ββ'亚单位编码的基因rpoBC与核糖核蛋白基因rplJL共同构成rpoBC操纵子。rpl-rpo间区转录终止信号~tL7的转录产物RNA有两组富含C-G的反向对称结构及一串寡聚U;反向对称区可形成1:2和3:4茎环或单一5:6茎环。 用M13mp11噬菌体插入~tL7的112bp片段重组M13mp11-490,在此基础上用定点突变技术建立~tL7的七核苷酸缺失突变体,从而破坏1:2茎环,建成M13mp11-85。 分别把原型~tL7及缺失型~tL7~v克隆到表达质粒pHR24中,构建成pHR37(P_ftsQ~tL7-galk)及pHR24-9(p_ftsQ-~tL7~v-galk)。测定galk基因产物半乳糖激酶活性,推算转录的终止效率。结果表明:~tL7终止效率为50％,~tL7~v为20％。说明仅有3:4茎环及寡聚U,即具终止作用; 1:2茎环通过某种方式加强3:4茎环从而提高终止效率。     

抗原加工和提呈的“操纵子”

在人类及鼠的主要组织相容性复合物（MHC）II类在基因区域内,人们新发现4个位置靠近的基因涉及MHC I类分子所结合的内源性免疫原肽段的加工和提呈,LMP－2和MLP－7基因产物与细胞内构成蛋白酶复合体的某些亚基具有很大的同源性,可能与降解产生内源性免疫原肽段有关,而TAP－1及TAP－2基因编码产物形成的异二聚体蛋白复合物在内质网上构成穿膜通道,负责将加工好的内源性免疫原肽段转运入内质网,与MHC I类分子相互作用,本就这两种4个基因及其产物的结构与功能给予介绍。     

植物质体基因工程调控元件研究进展

随着植物合成生物学的发展,质体逐渐成为许多具有商业价值的次生代谢产物和治疗性蛋白异源生产的理想平台。与核基因工程相比,质体基因工程在外源基因高效表达和生物安全性等方面具有其独特优势。然而,外源基因在质体系统中的组成型表达或对植物生长不利,因此需进一步挖掘、设计调控元件实现对外源基因的精准调控。本文概述了质体基因工程调控元件的研究进展,内容包括操纵子设计与优化思路、多基因共表达调控策略及新型表达调控元件的挖掘等,为植物合成生物学的发展提供参考。     

puc启动子上游DNA二元对称序列突变对Rhodobacter sphaeroides氧调节的影响

为了鉴定ｐｕｃＢＡ基因表达受氧调控的顺式调节位点,通过ＰＣＲ和多聚核苷酸定点、突变的体外操作,在ｐｕｃ转录子５＇上游非编码区产生了７个不同突变和５个不同１０ｂＰ缺失序列。构建了含有各种顺式突变的ｐｕｃ上游区、ｐｕｃ启动子和报告基因ｌａｃＺ的转录融合子。通过融合子β－半乳糖苷酶活性分析,发现位于ｐｕｃ启动子上游二元对称结构的突变使得ｐｕｃ基因在有氧条件下去阻遏表达。ＩＨＦ束缚位点的突变可使β－半乳糖苷酶活性提高。     

基于不同氮源培养条件的巴氏芽孢杆菌脲酶功能转录组分析

巴氏芽孢杆菌是源于土壤的革兰氏阳性菌,人们利用其高效的脲酶活性诱导产生碳酸钙的现象开发了多种应用场景.然而,巴氏芽孢杆菌的生物矿化相关代谢机制还不够明确,尤其是对在矿化作用中发挥核心作用的脲酶基因结构、表达调控机制及关联代谢等方面的研究相对较少.当前,巴氏芽孢杆菌应用研究中面临的矿化反应不可控性及不稳定性等问题都源于脲酶代谢机制的研究匮乏.因此,进一步揭示巴氏芽孢杆菌脲酶的基因信息、表达调控机制及相关代谢机理迫在眉睫.本文通过转录组测序,对比了4种培养条件下巴氏芽孢杆菌的生长情况和基因表达情况,解析了脲酶的代谢机制,结果进一步证明ATP合成与脲酶表达及尿素水解相关联,最终预测了脲酶的双操纵子结构.     

细菌中2-甲基柠檬酸循环研究进展

2-甲基柠檬酸循环广泛分布于细菌中,参与丙酸或丙酰-CoA的分解代谢。我们一直致力于微生物代谢调控方面的研究,并以苏云金芽胞杆菌为研究对象在2-甲基柠檬酸循环的代谢调控及生理功能方面取得了新的进展。本文将从2-甲基柠檬酸循环关键酶基因的组成、关键酶基因的转录调控和该循环参与的生理功能3个方面介绍细菌中2-甲基柠檬酸循环的研究进展。同时,对该循环研究中存在的相关科学问题和未来的研究重点作简要评述,并对该循环关键酶作为药物靶标在病原菌感染防治方面的应用进行展望。     

微生物源脂肽的生物合成和分子调控

微生物源脂肽具有抑制真菌和细菌的生长、抗病毒和抗肿瘤等多种生物活性,在农业生物防治、临床医疗、环境治理等多种领域具有巨大的应用潜力。然而,低产量一直是影响其推广应用的瓶颈。深入了解脂肽合成的关键因素和调控策略对于提高其产量和纯度至关重要。本文概括了3大家族脂肽surfactin、fengycin和iturin的结构、功能及应用前景,介绍了NRPS和NRPS-PKS两种合成系统的结构域和功能,阐释了脂肽生物合成过程中侧链脂肪酸的合成、脂肪酸的活化及与氨基酸的连接、肽链的延伸和环化三个阶段的模块组装和酶催化活动,以及三大家族脂肽合成操纵子开放阅读框的组成;总结了导入或缺失关键基因、定点突变、模块替换、强启动子替换、修饰前体路径等多种遗传操作对脂肽产量的影响,以及群体感应肽信息素、sigma因子等全局调控因子对脂肽合成基因表达的调节。指出利用多组学联用深入探讨脂肽合成的全局分子调控机制和加强结构域蛋白互作和分子动力学研究是提高脂肽产量和纯度以及创造新脂肽的理论基础,提出了利用基因组装和编辑等合成生物学方法及代谢工程技术提高脂肽产量和挖掘新型脂肽靶向性的可能途径,为推进脂肽的生产和应用进程提供科学参考。     

反义RNA介导的大肠杆菌非必需基因rpsF的基因沉默

【目的】探讨反义RNA技术介导的大肠杆菌非必需基因rpsF基因沉默导致菌体生长受抑制的原因。【方法】将rpsF基因5'端41-230 bp的片段反向插入带有末端配对结构的反义表达载体pHN678,获得重组质粒,导入大肠杆菌宿主获得反义RNA菌株Escherichia.coli/pHNF,并用诱导剂IPTG诱导反义RNA表达,通过与对照菌E.coli/pHN678的液体生长状态差异判断菌体生长表型;采用Real time RT-PCR方法跟踪分析转录水平。【结果】构建了针对rpsF的反义RNA菌株,且其生长受抑制程度与IPTG浓度呈正相关。IPTG浓度为100μmol/L时,菌体生长未受抑制,但靶基因rpsF的mRNA量降低了36%,而rpsR是位于同一操纵子下游的必需基因,其转录水平却未受影响;IPTG浓度为200μmol/L时,菌体生长明显受抑制,经分析发现rpsR转录水平降低了12%。【结论】反义RNA菌株E.coli/pHNF生长受抑制的原因是由于此反义RNA引起了同一操纵子下另一必需基因rpsR的转录水平降低。