植物的双组分信号系统

双组分系统由感受信号输入的组氨酸(His)蛋白激酶和调节信号输出的反应调控因子组成,涉及许多原核生物、真菌、黏菌和植物的各种信号转导途径.在植物中,还存在更复杂的包括杂合的His激酶、磷酸传递中间体和反应调控因子的信号系统,称为多步骤双组分系统.最近的研究表明,双组分系统在对环境刺激和生长调节剂(如乙烯、细胞分裂素、光和渗透胁迫)的反应中起重要作用.     

植物的双组分信号系统

双组分系统由感受信号输入的组氨酸(His) 蛋白激酶和调节信号输出的反应调控因子组成,涉及许多原核生物、真菌、黏菌和植物的各种信号转导途径。在植物中,还存在更复杂的包括杂合的His激酶、磷酸传递中间体和反应调控因子的信号系统,称为多步骤双组分系统。最近的研究表明,双组分系统在对环境刺激和生长调节剂(如乙烯、细胞分裂素、光和渗透胁迫)的反应中起重要作用。     

玉米细胞分裂素反应调节因子基因的克隆与进化分析

在植物的生长发育过程中,细胞分裂素在调节细胞分裂和组织发育中起着非常重要的作用.研究表明细胞分裂素的信号转导是一种双组分信号转导途径,在这个系统中,由3种蛋白组成,分别是组氨酸激酶、磷酸转移蛋白和反应调控因子.利用已经克隆的玉米和水稻细胞分裂素反应调节因子基因,进行BLAST分析从玉米全基因组中获得候选ZmRR类型基因.然后设计全长基因引物,通过Trizol法提取玉米叶片总RNA,利用RT-PCR技术克隆出全长候选基因.序列分析表明所扩增序列含有完整的编码框,共编码156个氨基酸残基.序列比对分析其与ZmRR1-10基因具有较高的同源性,并命名为ZmRR11,系统进化树分析证实其属于A类细胞分裂素调控因子,并对所有ZmRR类型基因进行motif分析,共发现37个保守的motif.该基因的克隆和进化分析对阐明玉米双元信号传导体系具有重要的意义.     

铜绿假单胞菌的双组分系统

双组分系统是存在于原核和少部分真核生物细胞中的信号转导系统,主要由组氨酸蛋白激酶和反应调节蛋白组成,通过感应外界环境信号、信号输入、磷酸基团传递、信号输出等环节调节基因表达,使细胞能更加适应环境变化。铜绿假单胞菌为条件致病菌,其双组分系统构成多样、功能复杂且参与介导耐药性产生,因此铜绿假单胞菌的双组分系统日益引起人们关注。本文对铜绿假单胞菌双组分系统的组成、信号转导机制、种类、研究方法及其临床意义进行了综述。     

综述与专论：细菌的信号转导系统及其在耐药中的作用

耐药菌的日益增多给临床治疗带来巨大的困难,揭示耐药机制成为遏制耐药菌的基本环节。细菌的信号系统是菌体之间信息交流的主要渠道,在调控细菌耐药性方面发挥重要的作用。本文梳理了细菌双组分系统、群体感应系统、第二信使、吲哚等细菌信号系统(分子)与细菌耐药性的关系,总结了各信号系统调控细菌耐药性的机制和途径,包括调控生物膜的形成、调节药物外排泵的活性、激活抗生素灭活酶、提高耐药基因表达水平、促进耐药基因转移、修饰细胞壁结构等,涉及到细菌耐药的多个环节。各信号系统不仅可以独立调控耐药,还可以互相作用,形成调控网络,从多个层面调节细菌耐药性。因此,靶向细菌信号系统,阻断菌体之间的信号联络,有望成为遏制细菌耐药性日益严重的新策略。     

蛹虫草和蝉棒束孢组氨酸激酶基因受杀菌剂影响的差异表达

组氨酸激酶是真菌感受外界刺激的重要组成部分,它使真菌能适应和应答环境的改变。通过RT‐PCR克隆蝉棒束孢Isaria cicadae组氨酸激酶基因Ic HK的ORF序列,对Ic HK基因序列分析表明其翻译产物Ic HK中存在着4个HAMP功能域、1个His KA功能域、1个HATPase功能域和1个REC功能域。采用实时荧光定量PCR方法研究了3种杀菌剂咯菌腈(Fludioxonil)、异菌脲(Iprodione)和克菌丹(Captan)对蛹虫草Cordyceps militaris组氨酸激酶Cm HK和蝉棒束孢组氨酸激酶Ic HK表达的影响。结果表明,Cm HK基因的表达对这3种杀菌剂的影响不敏感,这3种杀菌剂不能导致Cm HK基因的相对转录量明显增加。Ic HK基因的表达对这3种杀菌剂的影响都敏感,特别是对咯菌腈和克菌丹更为敏感,这3种杀菌剂可导致Ic HK基因的相对转录量的增加。研究结果表明不同真菌应对相同胁迫环境时,同源基因的表达特征可存在差异。     

沙门菌PhoP-PhoQ双组分信号转导系统

PhoP-PhoQ是调控沙门菌毒力的重要双组分信号转导系统,由组氨酸蛋白激酶PhoQ和反应调节蛋白PhoP组成。PhoP-PhoQ可调节沙门菌对Mg2+及其他周质环境的适应性,并调控沙门菌感染中毒力基因的转录和表达。PhoP-PhoQ调控的毒力基因参与沙门菌对上皮细胞的侵袭、胞内生存、对抗菌肽的抵抗反应、脂质A的修饰、Ⅲ型分泌系统效应蛋白的分泌等环节。PhoP-PhoQ还可与其他双组分信号转导系统或调节子合作,调控沙门菌的毒力。因此,PhoP-PhoQ双组分信号转导系统在沙门菌的毒力调控中发挥重要作用。     

单增李斯特菌食品分离株LM201的双组分信号转导系统的生物信息学分析

用生物信息学方法对已完成基因组测序的单增李斯特菌(Listeria monocytogenes,Lm)食品分离株LM201的双组分信号转导系统(Two-component signal transduction systems,TCSs)进行了数量统计、结构分析和功能预测。结果发现:LM201有14对TCSs和2个孤儿应答调控子(Response regulator,RR);其组氨酸激酶(Histidine kinase,HK)具有11种组成结构;其RRs分属于7个亚家族;有3对TCSs和1个孤儿RR的预测功能在Lm中未见报道,有1对TCS功能预测为未知。该研究结果能为构建Lm的TCSs交叉调控网络提供参考,以明确TCSs在Lm毒力调控方面的机制。     

LytSR和PdtaSR双组分系统对须糖多孢菌丁烯基多杀菌素生物合成的影响

[目的]须糖多孢菌(Saccharopolyspora pogona)基因组中存在一些双组分系统(two-component system,TCS),包括一个LytR调控因子和一个PdtaR转录抗终止调节因子,我们旨在通过基因工程技术改造分析这两个双组分系统蛋白在须糖多孢菌中的作用.[方法]本研究利用融合PCR和属间接...     

细菌双组分系统应答调控蛋白调控策略的多样性

双组分系统(TCS)是细菌感应并响应外界复杂环境最为重要的信号传导系统,一般由组氨酸激酶(HK)与应答调控蛋白(RR)构成,激酶与调控蛋白之间通过磷酸化进行信号传递.作为信号传导通路的终端,RR通常由N端高度保守的信号响应结构域(REC)和C端可变的效应结构域组成.RR的效应模块通常为DNA结合结构域.在典型的TCS信号通路中,RR磷酸化后DNA结合能力会显著增强,并形成同源二聚体参与下游靶基因的转录调控.随着研究的深入,发现RR的调控模式其实更为复杂、多样,主要表现在以下3个方面:(ⅰ)含DNA结合结构域的RR存在非典型的调控机制,如磷酸化会使RR的DNA结合能力明显降低或丧失,以及不同RR之间可形成异源二聚体;(ⅱ)RR的效应模块除了是DNA结合结构域,还可能是RNA或蛋白质结合结构域,甚至是酶催化结构域;(ⅲ)有些RR仅含REC结构域.本文对RR介导的不同调控模式进行了系统介绍,以展现TCS在感应外界信号后响应策略的多样性及灵活性.     

植物双组分信号系统

植物中存在着一种双组分信号系统,该系统由组氨酸蛋白激酶,HPt蛋白和反应调节器组成,它参与乙烯,细胞分裂素等的信号转导,并且与光敏色素信号产生有关。     

p38MAPK介导的胶质细胞iNOS的转录激活机制

丝裂原激活蛋白激酶(MAPK)酶级联反应系统参与胶质细胞中iNOS的合成.通过瞬时转染p38MAPK途径中上游激酶,MAPK激酶3(MKK3)和MAPK激酶6 (MKK6 )表达质粒,进一步了解p38MAPK级联传导信号系统调节iNOS基因在胶质细胞中的转录激活机制.MKK3或MKK6表达质粒与接有荧光素酶(luciferase ,Luc)的大鼠iNOS启动基因质粒(iNOS Luc)联合转染C6星形胶质细胞株引起iNOS Luc的激活,并且使细胞因子诱导的iNOSmRNA的表达增强.这两种效应都能够被p38MAPK抑制剂SB2 0 35 80所抑制.MKK3 6也可以诱导核因子κB(NFκB Luc)依赖的转录活性.这些分子水平的研究结果为p38MAPK信号级联传导途径在调节大鼠胶质细胞中iNOS基因转录激活中的重要作用,包括转录因子NFκB的作用提供了证据.通过阻断iNOS表达或NO的生成,抑制细胞炎症发生,为防治神经细胞炎症反应性疾病提供实验依据.     

拟南芥CKI1基因上游转录调控因子筛选及鉴定

拟南芥CKI1(cytokininindependent 1)是双组分信号系统中一个组氨酸激酶蛋白,通过作用于下游组氨酸磷酸转移蛋白激活双组分信号通路,在调控胚囊中央细胞命运分化和发育过程中具有重要作用。然而目前对于CKI1基因上游转录调控因子还知之甚少。本研究分析了不同长度的CKI1启动子在拟南芥胚囊中的活性,并利用酵母单杂交技术对CKI1上游转录调控因子进行了筛选和鉴定。结果表明,位于内含子区域中的F5/R2片段表现出与CKI1启动子全长相一致的表达活性。进一步选取3个串联重复的F5/R2片段用于构建诱饵表达载体,同时,选取拟南芥雌蕊构建cDNA文库,通过酵母单杂交筛选获得226个阳性克隆。去除低质量及冗余重复的序列后共获得66条可读序列,其中8条序列对应的基因编码具有DNA结合功能的蛋白。研究结果为进一步揭示CKI1基因的转录调控机制提供了重要参考信息。     

氧化葡萄糖酸杆菌中一种潜在的双组分系统蛋白的功能研究

氧化葡萄糖酸杆菌(Gluconobacteroxydans)基因组编码的蛋白质中,有相当数量的传感器激酶和反应调控蛋白组成了细菌的多个双组分信号转导系统(two-componentsignaltransduction systems, TCSs),这些系统能够介导细菌对外界环境变化做出反应。但目前对G. oxydans中潜在的双组分系统成员蛋白质结构和功能缺少必要的研究【。目的】研究菌株G. oxydans 621H中GOX0645基因序列所编码蛋白质的自磷酸化活性,探究其与细菌趋化性运动的关联,揭示其是否作为一种双组分系统成员蛋白在细胞内发挥作用。【方法】以菌株G. oxydans 621H基因组中一段可能编码双组分系统蛋白质的基因GOX0645为基础,通过生物信息学分析其保守结构域;采用体外化学发光实验证明其编码蛋白的自磷酸化活性;利用基因定点突变筛选出与自磷酸化活性相关的氨基酸位点;通过差速离心法寻找双组分蛋白的亚细胞定位;最后运用体内双分子荧光互补和体外生物大分子相互作用实验印证其与下游鞭毛马达蛋白之间的相互作用。【结果】生物信息学分析发现GOX0645编码蛋白同时具有组氨酸激...     

细菌双组分信号转导系统

细菌能感应外界环境各种不同信号,调控菌体内相关基因表达,以适应不断变化的环境。其中双组分信号转导系统广泛存在于各种原核生物中,其基本结构为一个组氨酸蛋白激酶和一个反应调节蛋白。由于双组分系统在结构和作用机制上与人类细胞的信号转导系统有本质的不同,因而在抗微生物感染方面有着诱人的应用前景。     

云南省德宏州含羞草β-根瘤菌多样性及系统发育研究

【目的】通过对分离自云南德宏州的含羞草β-根瘤菌进行遗传与表型多样性研究,揭示我国含羞草β-根瘤菌的物种多样性。【方法】应用16S rDNA PCR-RFLP、全细胞蛋白SDS-PAGE电泳及16S rDNA全序列分析对分离得到的60株含羞草根瘤菌进行多样性研究。【结果】16S rDNA PCR-RFLP及全细胞蛋白SDS-PAGE图谱分析将供试菌株分为2个遗传型群和2个表型群,分别与贪铜菌属(Cupriavidus)和伯克霍尔德菌属(Burkholderia)参比菌株聚群。经16S rDNA全序列分析,供试菌株被归到台湾贪铜菌(Cupriavidus taiwanensis)、含羞草伯克霍尔德菌(Burkholderia mimosarum)及结瘤伯克霍尔德菌(Burkholderia phymatum)等3个种群。【结论】云南德宏州的含羞草β-根瘤菌主要为贪铜菌及伯克霍尔德菌类群,其中贪铜菌占绝对优势,且存在遗传和表型的丰富多样性,该研究揭示了含羞草β-根瘤菌的物种多样性并丰富了我国β-根瘤菌菌种资源。     

群体感应QseB/QseC系统对外界环境变化的响应机制

细菌群体感应(quorum sensing, QS)是一种细菌种群之间和与环境之间的相互作用机制，不仅可以评估其自身物种的种群密度，还可以评估给定环境中其他细菌物种的种群密度，是维持细菌感知并响应环境变化的重要协调途径。编码鞭毛表达和组装以及运动性的基因是潜在的毒力相关因子，受细菌种群密度调节，利用群体感应激活。QseB/QseC双组分系统是参与鞭毛和运动基因调节的群体感应调节级联反应的一个重要组成部分。本文综述了细菌群体感应系统的种类及其作用，将近年来有关QseB/QseC双组分系统介导的群体感应系统结构功能、QseB/QseC信号转导调控机制以及QseB/QseC双组分系统在调控细菌致病性、生物膜形成、鞭毛运动性等方面所发挥的作用进行整理、归纳和总结，并对目前研究不足的地方作出了展望，希望能找出下一个研究的方向。对QseB/QseC信号系统介导的群体感应机制的深入研究，不仅为解决细菌耐药及致病机制等问题提供新思路，还可能为开发疫苗和药物提供新靶点。     

蓝藻的二元信号传导系统

二元系统是细菌中主要的信号传导途径 ,磷酸根转移介导的信号途径使细胞得以感受各种环境刺激并产生应答。组氨酸蛋白质激酶的自动磷酸化将磷酸基团传给反应调节蛋白 ,反过来作为分子开关控制不同的效应物活性。蓝藻是地球上最早出现的光合自养原核生物 ,在长期的生物进化过程中 ,它们发展了一系列独特的形态和生理代谢机制 ,使其能在各种不同生境中生长、繁殖和扩增。研究蓝藻信号传导途径为阐明其高度的环境适应性提供了理论基础。     

金黄色葡萄球菌arl双组分信号转导系统受体蛋白ArlS_(CA)的表达、纯化及活性研究

金黄色葡萄球菌是一类重要的病原菌,其毒力因子的表达及分泌过程由多种双组分信号转导系统(two component signal transduction system,TCSTS)共同调控,其中ArlRS双组分信号转导系统与细菌的生长和分裂密切相关。ArlRS双组份系统的信号传递通过组氨酸激酶ArlS磷酸化实现,ArlS的胞内域被认为是调控毒力因子表达的重要功能域,以ArlS蛋白的胞内域部分即ArlS_(CA)为目标蛋白进行相关的活性研究。首先,构建pProEX-HTa-arls和pProEX-HTa-arlr重组质粒,对目的蛋白进行诱导表达。其次,利用金属离子螯合层析、离子交换层析以及凝胶过滤层析方法对目的蛋白进行分离纯化,纯化后的ArlR蛋白纯度可达98%,产量约为25mg/L;纯化后的ArlS蛋白纯度可达90%,产量约为15mg/L。圆二色谱检测结果显示纯化后的目的蛋白有完整的二级结构,体外磷酸化结果显示,ArlS蛋白具有激酶活性,自磷酸化后可以将磷酸基团转移给反应调控蛋白ArlR。最后,利用定点突变的方法,构建了418位和420位氨基酸残基突变的表达载体pProEX-HTa-ArlS_(CAG418A)和pProEX-HTa-ArlS_(CAG420A)。ArlS_(CAG418A)和ArlS_(CAG420A)蛋白不具有激酶活性,说明418位和420位氨基酸残基在ArlS蛋白的自磷酸过程中起着关键作用。     

植物病原细菌的双组分传导系统

植物病原细菌的双组分传导系统何晨阳,饶军华,王金生（南京农业大学植保系南京２１００１４）病原细菌与寄主植物之间建立成功的寄生关系是一个动态的信息交流过程。病菌的双组分传导系统是对环境信号,尤其是植物特定成分以及有关条件的识别,并且能有效传递,改变基因...