肠毒性大肠杆菌gspD基因敲除以及对LT毒素分泌的影响

本研究利用λRed重组系统构建了肠毒性大肠杆菌(ETEC)H10407菌的gsp D基因敲除株,并利用PCR和测序技术进行了验证。随后对gsp D基因敲除株和野生株生长曲线进行测定,并利用Western Blot技术对培养上清液和细胞沉淀中的LT毒素分别进行检测。发现gsp D基因敲除对ETEC H10407生长无显著影响,野生型大肠杆菌的LT毒素不仅存在于培养上清液中,还存在于细胞沉淀,而gsp D基因敲除株的LT毒素仅在细胞沉淀中被检测到。本研究的结果表明gsp D基因敲除的ETEC,其LT毒素在细菌细胞内积累并不释放至细胞外,说明Ⅱ型分泌系统(T2SS)中的gsp D基因对调控LT毒素分泌至细胞外起到了关键作用。     

大肠杆菌tyrR基因对aroP的表达调控

大肠杆菌的tyrR基因编码芳香氨基酸生物合成和运输途径中的一种全局性调控蛋白质,该蛋白质控制着包括自身编码基因tyrR在内的涉及苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸合成与运输的8个转录单位的转录。大肠杆菌aroP基因编码一种跨质膜主动运输芳香氨基酸的透性酶,其转录也受TyrR蛋白抑制。利用PCR反应从E.coli K12基因组中分别克隆了aroP(p)基因(携带自身的启动子)、aroP基因(不携带自身的启动子)和tyrR基因,并将它们导入苯丙氨酸生产菌E.coli WT5中。通过大细胞法检测到这3个基因的表达,并分别测定了相应的酶活力。结果:发现导入aroP(p)和aroP基因的大肠杆菌吸收苯丙氨酸的能力分别提高到原来的1．40和1．46倍,这表明利用pλPR质粒能够表达aroP基因,该质粒中的λ右向启动子(R)和aroP自身启动子(p)的表达效率几乎同样;导入tyrR基因的E．coli WT5 ATP酶活力提高到原来的1．69倍。将两种基因串联克隆在同一质粒中共表达时,携带aroP-tyr串联的大肠杆菌株运输苯丙氨酸的能力明显高于携带aroP(p)-tyrR串联的大肠杆菌株。以E．coli WT5为对照,其AroP的活性定为1,前者的Atop相对酶活力为1．31,后者为0．95,这一结果显示TyrR蛋白可能是通过与aroP基因自身启动子的结合作用来负调控aroP基因的表达。     

人毒素源性大肠杆菌热敏感肠毒素基因的克隆和表达

用限制酶Pst I完全消化毒素源性大肠杆菌H10407的热敏感肠毒素(LT)质粒DNA,酶切片段经电泳分离后,用southern分子杂交技术定位LT基因。回收5．3kb的LT DNA片段并将它与Pst I完全酶解的pUC8DNA混合,体外连接后用于转化感受态E．Coil JM83细胞。筛选后获得了一株能有效表达LT的重组子。免疫学及生物学测定表明,此克隆株所产生的LT与亲本株H10407所产生者具有相同的免疫原性和生物活性,且其产最为亲本株的16倍。     

肠毒原性大肠杆菌(ETEC)不耐热肠毒素(LT)基因探针的研制

经氯化铯-溴化乙锭密度梯度离心分离纯化重组质粒pMMO 30 DNA 琼脂糖凝肢电泳回收的1．TDNA—HindII片段,用DNA缺口转译技术制备a-32p标记的LT基因探针,与标准ETFC(LT+)杂交为阳性,与非ETEC杂交则无同源性。从腹泻儿童和腹泻病猪粪便中分离的、经兔肠段结扎试验和免疫沉淀测定LT呈阳性的EFEC,与基因探针杂交呈现阳性：而且一个单菌落在硝酸纤维素滤膜上裂解的DNA印迹,与探针杂交可以进行放射自显影。如果采用不同的杂交条件,还可以鉴删测定ETEC的LT基因和霍乱弧菌的CT基因,一次可以进行几百个菌落的测定。结果表明,该探针可以用于实验室诊断和流行病学调查。     

敲除aceE基因对大肠杆菌生长和丙酮酸代谢的影响

大肠杆菌aceE基因是编码丙酮酸脱氢酶多酶复合体PdhR的关键酶之一。利用Red重组系统敲除大肠杆菌MG1655的aceE基因后,阻断了丙酮酸流向TCA循环,导致丙酮酸的累积,也使菌体生长受到影响,在培养基中补加5 g/L KAc后可以在一定程度上弥补菌株在生长上的缺陷。摇瓶发酵36 h,MG1655没有积累丙酮酸,MG1655ΔaceE∷cat菌株可以积累26.77 g/L丙酮酸,为利用大肠杆菌发酵生产丙酮酸奠定了基础。     

综合ChIP-chip数据、基因敲除数据和表达谱数据重构基因调控网络

揭示生物体内在的调控机制是生物信息学的一项重要研究内容．各种高通量生物数据的涌现,为从基因组的尺度上重构基因调控网络提供了可能．由于单数据源仅能提供关于调控关系的片面信息且存在噪声,因此整合多种生物学数据的方法有望得到可靠性较高的调控网络．提出了一种综合ChIP-chip数据、knock out (敲除)数据和各种条件下的表达谱数据来推断调控关系的新方法．ChIP-chip数据和knock out 数据能分别提供转录因子和目标基因对关系的直接物理结合和功能关系的证据,这两类数据的整合有望获得较高的识别准确率．但这两类数据的重合性通常较低,基于共调控的基因通常具有较高的表达相似性这一假设,在一定程度上降低了这两类数据重合性较低所带来的影响．算法所识别的大部分调控关系都被YEASTRACT,高质量ChIP-chip数据和文献所验证,从而证明了该方法在调控关系的预测上具有较高的准确性．与其他方法的比较,也表明了该方法具有较高的预测性能．     

植物缺氧响应相关基因的表达调控机制

对近年来缺氧应答相关基因的分离、克隆及缺氧响应信号转导模式与调控机制作了综述。分析了缺氧应答基因的序列特点,概述了植物感受缺氧胁迫的信号传递模式,阐述了缺氧响应的调控机制并着重讨论了调控因子AtMYB2的调控特点,并对缺氧相关研究进行了展望。     

牛凝乳酶原基因在大肠杆菌中表达调控的研究

Shine-Dalgarno序列与起始密码子之问的距离与组成对凝乳酶原基因表达有明显的影响,可导致其表达水平有15倍之差。SD序列至ATG之间为15bp不利于表达,表达质粒中sD-ATG在7-11bp之间都有可能获得高效表达;但决定因素不是简单的长度,而是RBS附近可能的二级结构即△G的大小、SD序列及ATG中参与配对的碱基数目。将pTLC23中凝乳酶原cDNA3＇端端非翻译区插入终止密码子TGA与转录终止子rrnBT₁T₂之间适当位置可提高凝乳酶原基因的表达,这可能是因为这段序列能形成由53个碱基对和8个碱基组成的稳定的mRNA二级结构,起到转录终止子的作用,而一般认为串联终止子对终止转录更为有效。     

发育调控基因的多次性表达和作用

在遗传学家、分子生物学家与胚胎学家携起手来,共同研究发育生物学的基本问题后,人们对于发育的遗传控制的认识有了长足的进步。80年代在果蝇(Drosophila melanogaster)中取得的一系列进展,如控制前后体节形成的一套完整基因系统的发现,同源异形突变(如双胸突变)基因的克隆,同源盒基因被证实在从线虫到人类的发育控制中均起重要作用,等等,使人们对于发育过程的基因控制有了这样的认识轮廓:每一种具体的发育过程主要     

基因敲除提高大肠杆菌工程菌生产异丁醇产量的研究

探究pflB、frdAB、fnr和AdhE四基因缺失突变株对大肠杆菌工程菌发酵生产异丁醇的影响。运用Red重组系统敲除大肠杆菌BW25113的pflB、frdAB、fnr和AdhE基因,构建pflB、frdAB、fnr和AdhE四基因缺失突变株E.coliBW25113H,结合本实验室已经构建的表达质粒pSTV29-alsS-ilvC-ilvD-kdcA,并检测该工程菌在1L发酵罐的发酵过程中的生物量、突变菌株的稳定性、异丁醇产量及有机酸含量的变化情况。成功获得pflB、frdAB、fnr和AdhE四基因缺失突变株BW25113H。发酵结果表明,该工程菌能以较长时间,较高比生长速率保持对数生长期,其稳定性较好,异丁醇产量增加了40%。成功构建pflB、frdAB、fnr和AdhE四基因缺失突变株BW25113H,结合非自身发酵途径使异丁醇的产量由3 g/L提升至4.2 g/L。     

苏云金杆菌毒素调控基因plcR的特性与表达

根据蜡状芽胞杆菌plcR基因和papR基因序列设计特异引物,对6个Bt菌株（WB1、WB7、WB9、HD98、8010、8311）及5个Bc菌株（6A1、6A2、6A3、6A4、6S1）进行了PCR检测.结果显示,3个Bt菌株及4个Bc菌株含有plcR-papR基因.克隆了Bt8010、Bc6A2和6A3的plcR、papR基因,核苷酸序列分析表明,三个菌株的plcR、papR基因与NCBI数据库中的Bt、Bc及Ba相应序列都有很高的相似性.Bt8010的plcR基因编码框由846个核苷酸组成,可编码282个氨基酸;papR基因的编码框由144个核苷酸组成,可编码48个氨基酸.推导的氨基酸序列分析表明,Bt8010 的PapR有21个氨基酸的信号肽序列,PlcR没有信号肽序列.与Bc6A2、6A3和Bc 569相比,Bt8010 的PlcR和PapR在氨基酸序列上与Bc 相应序列存在相对较大的差异.将plcR-papR基因连接到表达载体pHT304中,并转化至大肠杆菌JM109中成功进行了表达,为研究Bt plcR基因的功能奠定了基础.     

大肠杆菌ptsHI-crr基因的敲除及其对苯丙氨酸生产的影响

L-苯丙氨酸(L-phenylalanine)是重要的食品和医药中间体。利用大肠杆菌发酵葡萄糖生产苯丙氨酸时,对葡萄糖转运起重要作用的磷酸烯醇丙酮酸糖磷酸转移酶系统(PTS)对苯丙氨酸产量有很大影响。由ptsHI-crr操纵子编码的磷酸组氨酸载体蛋白(HPr),酶I(EI)和酶IIAGlc是PTS的必要组分,通过敲除ptsHI-crr得到PTS缺陷菌株,可以使葡萄糖代谢更多地流向苯丙氨酸生物合成。采用Red同源重组技术将大肠杆菌染色体上的ptsHI-crr基因替换为四环素抗性基因,得到PTS缺陷菌株。该菌株在以葡萄糖为惟一碳源的培养基中摇瓶培养,菌密度为对照菌株的2.7倍,苯丙氨酸产量为对照菌株的6.3倍。     

大肠杆菌整体代谢网络调控基因(csrA)的敲除及其对苯丙氨酸生物合成的影响

csrA基因产物是大肠杆菌芳香族氨基酸生物合成途径中碳中心代谢有关的一种全局性调控蛋白质。采用Red敲除系统介导的同源重组的方法定位缺失大肠杆菌染色体csrA基因,经PCR、DNA测序等多种方法证实了基因重组缺失的可靠性。csrA基因缺失后,缺失菌株较对照菌株,糖酸转化率有所提高,发酵生产苯丙氨酸的能力也得到一定的提高,产酸提高约13%。     

人内皮抑素基因的克隆以及在大肠杆菌中的可溶性表达研究

用PCR的方法从人胎肝cDNA文库中得到人内皮抑素基因 ,克隆测序正确后连接到硫氧还蛋白融合表达载体上 ,转化大肠杆菌BL2 1 (DE3)得到表达人内皮抑素的工程菌。用IPTG诱导表达 ,表达量达到全菌蛋白的 64%。经分析硫氧还蛋白可以辅助内皮抑素可溶性表达 ,表达的融合蛋白保持了天然蛋白的免疫学特性。而且表面带有多聚组氨酸的突变的硫氧还蛋白还简化了蛋白纯化的步骤 ,使融合蛋白可以通过固相金属螯和层析 (IMAC)的方法纯化。纯化后的融合蛋白经IgA蛋白酶的切割可得到大小正确的重组人内皮抑素 ,用此方法获得的重组人内皮抑素可以在CAM试验中抑制新生血管的形成。高效可溶型表达内皮抑素的工程菌的构建成功 ,为内皮抑素的生产应用打下了良好的基础。     

大肠杆菌SLTIIvB基因的克隆和表达

采用聚合酶链式反应(PCR),从大肠杆菌O.138基因组DNA中分别扩增出志贺菌样毒素II型变体B的结构序列和包括信号肽的全序列两段基因,定向克隆进表达载体质粒pYA3334(asd\++)的EcoRI\,BamHI位点之间,构建成重组表达质粒。在大肠杆菌X6212(Δasd)筛选出重组质粒pB\-0和pB\-1后,经中间宿主X3730转化过渡,再导入ΔasdΔcyaΔcrp减毒鼠伤寒沙门氏菌X4550,构建成宿主和载体之间具有平衡致死结构的SLTIIvB重组菌。SDSPAGE和Westernblot分析重组菌X4550(pB\-0)在76kD左右处有一条特异性蛋白条带。动物免疫试验表明该重组菌能刺激机体产生针对SLTIIvB和沙门氏菌的特异性抗体。这为进一步研制相应的抗猪水肿病及相应沙门氏菌病的双价活疫苗奠定了重要基础。     

一个线虫长非编码RNA的单细胞精度表达谱分析以及基因敲除研究

秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans,C.elegans)中长非编码RNA(long non-protein coding RNA gene,lncRNA)的结构和功能是近年来的研究热点之一。数据表明长非编码基因linc-5在线虫的胚胎和早期幼虫均有较高表达,提示其在线虫的胚胎发育过程中具有非常重要的作用。选取线虫两个物种C.elegans和C.briggsae为实验材料,构建启动子与荧光报告基因(mCherry)融合载体;通过基因枪整合到基因组上,得到纯合转基因线虫品系;结合在线虫中建立的单细胞精度的表达谱分析技术,对线虫两个物种幼虫L1时期的表达谱比较,说明linc-5在物种间具有非常强的保守性;在线虫中利用基因组编辑工具CRISPR/Cas9(clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated system)技术成功敲除linc-5基因,为进一步研究linc-5的功能提供了良好基础。     

敲除frdB基因对大肠杆菌厌氧混合酸发酵的影响

以SPUEC101(产琥珀酸)为出发菌,利用RED同源重组技术敲除延胡索酸还原酶基因frdB,得到重组菌株SPUEC103(△frdB),通过减少延胡索酸生成琥珀酸的通量,实现延胡索酸的积累。实验结果表明:敲除frdB基因后,缺陷菌株生长速率降低,利用葡萄糖的能力也有所降低,同时敲除frdB基因较大程度地改变琥珀酸、延胡索酸等的分布,在两阶段发酵中,当发酵培养基中添加30 g/L的葡萄糖时,琥珀酸和延胡索酸得率最高,对比SPUEC101,SPUEC103的琥珀酸产量产率由24.6%下降为15.4%,并有延胡索酸和少量的苹果酸生成,分别为0.182±0.002 g/L和0.023±0.002 g/L,同时丙酮酸和乙酸含量也略有升高,分别由1.87±0.02 g/L、0.012±0.002 g/L上升到2.36±0.03 g/L、0.862±0.012 g/L。