铜绿假单胞菌外毒素A基因表达的研究进展

外毒素A(PEA)是铜绿假单胞菌最主要的一种毒力因子,它具有ADP-核糖基化转移酶活性,通过对延伸因子-2(eEF-2)的ADP-核糖基化抑制细胞的的蛋白质合成而导致细胞死亡。PEA由613个氨基酸组成,分子量66kD;其编码结构基因toxA位于细菌染色体上,为单一顺反子。本文着重综述近年来对PEA的基因表达及表达调控的研究进展,为利用基因工程手段获得高纯度PEA的工作理清一条思路。     

假单胞菌M18株las系统负调控藤黄绿脓菌素和吩嗪-1-羧酸的合成

从假单胞菌M18株（Pseudomonassp．M18）中,克隆了las系统的双元组分lasI和lasR基因,它们的编码产物属于LuxI—LuxR调控因子．运用同源重组技术,分别构建lasI和lasR基因的染色体失活突变株,与野生型菌株相比,抗生素藤黄绿脓菌素（Pit）和吩嗪-1-羧酸（PcA）的产量均分别提高了4～5倍和2～3倍．在lasI和lasR突变株的反式互补实验中,两种抗生素的产量回复到野生型水平．pltA’-lacZ和phzA-＇lacZ翻译融合的测定结果进-步证明lasI和lasR的编码产物对Plt和PCA生物合成基因簇具有负调控作用．las系统正调控细菌的群集运动,在lasI和lasR的失活突变株中,细菌的群集运动能力消失．对lasI和lasR突变株和野生型的生长曲线的研究发现,lasI和lasR基因的编码产物对细菌的生长具有抑制作用．结果表明,las系统作为整体调控因子的编码基因,参了与细胞内多种生物活动的调控作用．     

细菌群体感应参与铜绿假单胞菌胞内聚羟基脂肪酸酯合成的调控

群体感应是细菌根据细胞密度变化调控基因表达的一种调节机制。铜绿假单胞菌中QS系统由lasI和rhlI合成的信号分子3OC12-HSL和C4-HSL以及各自的受体蛋白LasR、RhlR组成,它们以级联方式调控多个基因表达。【目的】研究细菌群体感应(QS)对聚羟基脂肪酸酯合成的调控。【方法】利用铜绿假单胞菌PAO1及其QS突变株为材料通过气相色谱、荧光定量PCR在生理和分子水平上研究QS对聚羟基脂肪酸酯合成的调控。【结果】QS信号分子合成抑制剂阿奇霉素处理铜绿假单胞菌PAO1和QS突变株导致胞内PHA积累量显著减少;铜绿假单胞菌PAO1中C4-HSL合成酶基因rhlI缺失突变株PAO210胞内PHA积累量与野生型无差别;而3OC12-HSL合成酶基因lasI缺失突变株PAO55、3OC12-HSL受体合成酶基因lasR缺失突变株PAO56以及lasI/lasR双缺失突变株PAO57胞内PHA含量与野生型相比明显减少;lasI和lasR的突变株体内PHA合成酶基因phaC1的表达量显著降低,信号分子3OC12-HSL回补实验使phaC1的表达量可恢复到野生株水平,但只可部分恢复lasI缺失导致的胞内PHA合成。【结论】由此推测,铜绿假单胞菌群体感应系统中lasI/lasR系统参与胞内聚羟基脂肪酸酯合成的调控。     

肺炎克雷伯菌RcsAB蛋白对荚膜多糖相关基因wcaJ、wcaG和magA的调控关系

荚膜多糖(CPS)是肺炎克雷伯菌(Klebssiella pneumoniae)重要的毒力因子.Rcs系统是肠杆菌科(En-terobacteriacese)中重要的双组分信号转导系统,RcsAB是其中主要的转录调控蛋白.本研究选取了肺炎克雷伯菌NTUH-K2044 cps基因簇上的3个基因(wcaJ,wcaG和magA),研究RcsAB对上述3个基因可能存在的调控关系.通过实时荧光定量PCR(RT-qPCR)技术和LacZ报告基因融合试验来确认RcsAB是否能够调控上述3个基因的转录表达.进而用凝胶阻滞试验(EMSA)验证RcsAB能否直接结合在靶基因的启动子区,对靶基因进行直接调控.结果表明RcsAB能够正向调控上述3个基因的转录表达,EMSA的结果提示RcsAB对这3个基因可能是通过间接的方式进行调控.RcsAB蛋白可能通过间接调控荚膜多糖基因wcaJ、wcaG和magA的转录,从而影响菌株的荚膜多糖表型.     

肺炎克雷伯菌RcsAB蛋白对荚膜多糖相关基因wcaJ、wcaG和magA的调控关系

荚膜多糖(CPS)是肺炎克雷伯菌(Klebssiella pneumoniae)重要的毒力因子.Rcs系统是肠杆菌科(En-terobacteriacese)中重要的双组分信号转导系统,RcsAB是其中主要的转录调控蛋白.本研究选取了肺炎克雷伯菌NTUH-K2044 cps基因簇上的3个基因(wcaJ,wcaG和magA),研究RcsAB对上述3个基因可能存在的调控关系.通过实时荧光定量PCR(RT-qPCR)技术和LacZ报告基因融合试验来确认RcsAB是否能够调控上述3个基因的转录表达.进而用凝胶阻滞试验(EMSA)验证RcsAB能否直接结合在靶基因的启动子区,对靶基因进行直接调控.结果表明RcsAB能够正向调控上述3个基因的转录表达,EMSA的结果提示RcsAB对这3个基因可能是通过间接的方式进行调控.RcsAB蛋白可能通过间接调控荚膜多糖基因wcaJ、wcaG和magA的转录,从而影响菌株的荚膜多糖表型.     

丝状真菌红褐肉座菌(Hypocrea jecorina)纤维素酶基因的转录调控研究进展

红褐肉座菌(Hypocrea jecorina,即Trichoderma reesei的有性型)是工业上重要的纤维素酶生产菌株,也是用于研究纤维素酶和半纤维素酶基因转录调控机制的模式菌株。在诱导物存在的条件下,H.jecorina可以迅速启动这些糖苷水解酶基因的转录表达,但不同的诱导物对纤维素酶和半纤维素酶基因的诱导表达模式存在一定差异。目前对不溶性诱导物如结晶纤维素如何诱导这些基因的起始转录问题有3种假设;并且已发现某些参与调控纤维素酶基因转录的正调控因子(Xyr1、Ace2、Hap2/3/5)和负调控因子(Ace1、Cre1),这些调控因子可在纤维素酶基因启动子上结合且彼此间可能发生相互作用。本文系统综述了红褐肉座菌纤维素酶基因转录表达调控中的关键因素及其相互作用的相关研究进展。     

鼠疫耶尔森氏菌基因转录调控的研究进展

细菌基因转录调控是多种调控机制中研究最为广泛的一种模式。复杂而精细的基因转录调控网络有助于细菌应答外界环境压力,在病原菌致病与传播中均发挥着关键作用。本文以鼠疫耶尔森氏菌基因转录调控的相关研究进展为基础展开论述,重点阐述细菌的转录调控机制、转录调控的研究策略及鼠疫菌致病与传播中转录调控的作用,以期为深入研究鼠疫菌致病与传播中的基因转录调控分子机制提供新思路。     

QS系统中LasR和RhlR蛋白对铜绿假单胞菌生物被膜形成的影响以及免疫原性研究

为探讨铜绿假单胞菌 PAO1 中 lasR 和 rhlR 基因表达产物的分子生物学特性,研究它们对铜绿假单胞菌生物被膜形成的影响以及对小鼠的免疫保护效果,采用聚合酶链式反应 (PCR) 方法扩增铜绿假单胞菌标准株 PAO1 中的 lasR 和 rhlR 基因,全自动荧光测序仪测序,并用 Blast 方法检测克隆片段. 利用 pGEX4T-1 载体分别构建 lasR/rhlR-pGEX4T-1 重组质粒,在大肠杆菌 BL21(DE3)中诱导表达,并经过免疫印迹实验验证其生物学活性. 用硅胶膜培养法建立生物被膜模型,诱导转入了pGFPuv 质粒的铜绿假单胞菌 PAG0305 形成生物被膜,并测定 LasR 蛋白和 RhlR 蛋白对生物被膜形成的影响. 同时用纯化的重组蛋白免疫小鼠,菌落计数法检测免疫组和对照组鼠肺对铜绿假单胞菌的清除率. 以 PAO1 染色体 DNA 为模板的 PCR 结果显示,lasR 的全基因序列为 720 bp,rhlR 基因序列为 726 bp,经序列分析和同源性比较分别与 GenBank 中 lasR/rhlR 基因(登录号:M59425; AE004768) 的同源性为 100%. 大肠杆菌 BL21 (DE3) 分别转化重组质粒 lasR/rhlR-pGEX4T-1 后,经 IPTG诱导和 SDS- 聚丙烯酰胺凝胶电泳分析,表达的融合蛋白分子质量均为 54 ku 左右,与预期蛋白质分子质量相同. 荧光显微镜观察和测定结果表明,在硅胶膜上 PAG0305 能够形成典型的发荧光的生物被膜,LasR 或 RhlR 蛋白 (10 mg/L) 存在的情况下,PAG0305 生物被膜的形成速度在前三天比对照组平均提高 40.77%,而且两蛋白单独存在与同时存在时的作用相同. 体内实验中,免疫小鼠肺部对铜绿假单胞菌的清除率显著高于未经免疫的正常组 (P < 0.05). 上述结果表明:构建的lasR/rhlR-pGEX4T-1 重组质粒能够在大肠杆菌 BL21(DE3)中成功地表达并具有生物学活性. LasR/RhlR 蛋白在体外模型中能够加快铜绿假单胞菌生物被膜的形成速度,是调节铜绿假单胞菌生物被膜形成的重要因素之一. 免疫结果表明,重组蛋白对小鼠表现出一定的保护作用,这为进一步开展疫苗研究奠定了基础.     

基因本体论的蟾蜍bHLH转录因子功能富集分布

基因本体论是国际上标准的基因和蛋白质功能知识词汇.利用基因本体论的功能富集分布比较和分析了两种蟾蜍bHLH基因分子功能分布特点.结果发现,两种蟾蜍的bHLH基因均有显著富集分布的GO注释语句,其中转录调控活性( GO:0030528)、转录调控(GO:0045449)、DNA结合(GO:0003677)、RNA代谢过程调控(G0:0051252)、DNA依赖的转录调控(GO:0006355)、转录(G0:0006350)和转录因子活性(GO:0003700)等频率很高,表明这些GO注释是蟾蜍bHLH基因常见的功能;此外,蟾蜍bHLH基因在肌肉器官发育、神经管和眼发育等一些重要的发育或生理过程的基因表达调控中发挥着重要的作用.     

鼠疫菌毒力调控研究

鼠疫菌通过一系列转录调控子(如CRP、PhoP、RovA和Fur)控制着一些关键毒力因子(如Pla、强毒力岛、III型分泌系统等)的基因表达。鼠疫菌可感应宿主体内信号刺激,紧密调控毒力因子的表达。在这个紧密调控过程中,调控子、毒力相关基因构成了一个动态网络。鼠疫菌在从假结核菌祖先演化的进程中,基因表达调控网络的重塑在鼠疫菌毒力进化过程中发挥着不可取代的作用。     

GFP用于单核细胞增生李斯特菌PrfA调控毒力基因actA转录表达的研究

PrfA是单核细胞增生李斯特菌(LM)中迄今为止发现的惟一个调控绝大多数毒力基因转录表达的蛋白因子.为了研究PrfA转录调控毒力基因表达的分子机制,将无启动子的绿色荧光蛋白(GFP)基因与毒力基因actA的启动子融合,连接到穿梭载体pLSV16质粒上,构建成表达融合载体pLSV16-PactA-gfp,然后将其电转化入LM野生株P14、PrfA高表达突变株P14a和prfA基因等位缺失突变株A42中表达.利用荧光显微镜和荧光酶标仪检测上述3株细菌中绿色荧光蛋白的不同表达强度,从而评价actA基因依赖于PrfA的转录活性强弱.结果显示,绿色荧光蛋白在P14a中发出的荧光强度最高,P14次之,A42最弱,两两比较均有显著差异(P＜0.01),表明毒力基因actA的转录水平高低与PrfA的活性成正相关,其转录表达依赖于PrfA的调控;该试验同时也显示GFP能方便、有效地用于研究PrfA调控LM不同毒力基因的转录表达水平.     

用生物信息学方法寻找肝癌特异性表达基因转录调控模式

为了对肝癌(hepatocellularcarcinoma,HCC)的分子发病机理进行研究,首先对肝癌基因表达谱数据用t-检验算法进行了分析,找到了肝癌中特异性表达基因(characteristicgenes).然后把这些基因结合已知的肝HNF家族转录因子染色质免疫共沉淀结合DNA启动子芯片(ChIP-chip)实验数据用SAEM算法进行分析,得到了肝癌特异性表达基因的转录调控关系,并寻找到了多个HNF家族转录因子调控单基因的转录调控模式.结果表明HNF家族转录因子对大量具有重要功能的肝癌特异性表达基因进行了转录调控,并且多个HNF家族转录因子调控单基因可以形成前馈环和多输入调控等模式.     

多重耐药铜绿假单胞菌群体感应系统与主动外排基因表达的研究

目的研究临床多重耐药铜绿假单胞菌群体感应(QS)系统与主动外排泵MexAB-OprM系统基因表达水平与抗生素耐药关系。方法收集苏州市立医院和上海市江湾医院2011年2月至6月间临床标本中分离的铜绿假单胞菌,定量分析细菌生物被膜形成能力;MIC法检测细菌抗生素耐药性,用多重聚合酶链反应(PCR)扩增群体感应系统lasI、lasR及主动外排泵系统mexA基因,实时定量逆转录RT-PCR检测lasI、lasR和mexA基因的相对表达量。结果临床样本分离出84株铜绿假单胞菌,其中产生物被膜菌58株,占比69%;多重耐药菌共24株,占比28.6%;多重耐药菌株中产生物被膜有11株,占45.8%;多重耐药菌中mexA基因表达上调有18株,占75%;lasI基因表达上调有8株,占33.3%。结论多重耐药菌株的生物被膜形成率显著低于非多重耐药组,多重耐药铜绿假单胞菌的主动外排泵MexAB-OprM系统基因表达出现显著上调,生物被膜菌的lasI基因表达显著上调而lasR基因的表达无明显变化。     

鼠疫菌重要调控子蛋白的表达纯化及DNA结合活性分析

目的:利用大肠杆菌BL21(λDE3)的表达系统,表达7个有活性的、与鼠疫耶尔森菌(鼠疫菌)传播及致病密切相关的调控子蛋白,并对这些蛋白与DNA的结合活性进行分析,为构建鼠疫菌毒力基因转录调控网络建立分子生化实验平台。方法:通过分子克隆技术构建鼠疫菌调控子蛋白的表达菌株,所得菌株经IPTG诱导后能分别表达鼠疫菌CRP、Fur、PhoP、OxyR、OmpR、RcsB和RovA带His标签的融合蛋白;对这些蛋白与DNA的结合基序进行生物信息学预测;通过体外凝胶迁移实验验证上述蛋白与靶DNA的结合活性。结果:表达了7种有活性的鼠疫菌调控子蛋白,这些蛋白与靶基因启动子区具有体外结合活性。结论:表达的7种调控子蛋白在鼠疫菌的传播致病中有重要作用,这些调控子蛋白与DNA体外结合实验平台的建立,是构建鼠疫菌毒力基因转录调控网络的基础。     

荧光假单胞菌2P24中retS对抗生素2，4-二乙酰基间苯三酚合成的影响

假单胞菌中RetS是一个位于膜上的感应激酶,对多种基因的表达都有调控作用.在铜绿假单胞菌中,RetS可以与另一个感应激酶GacS直接互作,并抑制GacS的磷酸化.[目的]本文利用遗传学方法研究了荧光假单胞菌2P24中RetS对抗生素2,4-二乙酰基间苯三酚(2,4-DAPG)合成的影响,并对其可能的调控机制进行了初步探索.[方法]利用高压液相色谱法(HPLC)检测2P24及其衍生菌株中2,4-DAPG的产量.将Gac/Rsm 信号途径中小RNA及调控蛋白的转录报告质粒转入到菌株2P24及其retS突变菌株中,检查RetS对以上基因转录表达的影响.[结果]菌株2P24中缺失retS后未知红色素和抗生素2,4-DAPG的产量较野生型均明显升高.进一步试验表明,RetS转录水平负调控小RNA RsmX和RsmZ的表达,这说明RetS可在转录后水平影响2,4-DAPG的合成.然而,同时缺失retS和gacS或同时缺失retS和gacA之后,由retS单基因缺失所造成的未知红色素和2,4-DAPG合成量升高、小RNA转录表达增强等性状消失,而与gacS或gacA单基因缺失突变体的表型一致.[结论]以上结果说明菌株2P24中RetS是2,4-DAPG及未知红色素合成的负调控因子,并且RetS对2,4-DAPG及未知红色素合成的调控依赖于Gac/Rsm信号传递路径.     

重组含绿脓杆菌外毒素A受体结合区蛋白的表达、纯化、复性及细胞生物学活性研究

绿脓杆菌是烧伤及外科手术感染的主要病原菌之一,而绿脓杆菌外毒素A(PEA)是该菌的最主要的毒力因子之一,极微量的PEA便可引起肝、肾等组织细胞死亡,进而导致肝、肾等多器官功能衰竭,这是临床上绿脓杆菌感染后高死亡率的主要原因。同时,PEA还严重影响创口的愈合。目前临床上对于绿脓杆菌感染的控制以及对PEA毒血症的防治尚无有效的方法与手段。本实验是利用基因工程手段克隆表     

外环境压力对福氏志贺菌荚膜异多糖酸合成调节子转录的影响

荚膜异多糖酸合成调节子(regulator of colanic acid capsule synthesis,Rcs)对大肠埃希菌适应外环境压力具有重要调控功能,但其在志贺菌中的功能尚未见报道。为探索外环境压力对福氏志贺菌Rcs编码基因rcs转录水平的影响,本研究采用核苷酸序列比对及蛋白结构域预测等生物信息学方法分析福氏志贺菌的Rcs编码基因簇rcsBDC,利用实时定量聚合酶链反应(quantitative real-time polymerase chain reaction,qRT-PCR),对该菌不同生长时期的rcsB、rcsD、rcsC基因转录水平进行分析,并检测在不同pH值培养基、渗透压条件下的基因转录水平。结果显示,福氏志贺菌rcsBDC在培养5～6 h(对数中期)时转录水平较高,8～10 h(稳定期)时转录水平较低(P<0.001);10 h时,rcsB和rcsD在酸性、渗透压条件下的转录水平均显著高于正常条件下的转录水平(P<0.05)。结果提示,外环境刺激可提高福氏志贺菌在稳定期的rcsB和rcsD转录水平,为志贺菌适应胃肠道酸性、渗透压环境的机制研究提供了一定理论基础。     

人管家基因启动子序列中的组合转录调控元件分析

研究表明,第一内含子可能参与基因转录调控.利用统计方法提取人管家基因上游至第一内含子序列中潜在的组合转录调控模体,分析模体间的距离、区域分布等特征,探讨内含子参与基因转录调控的可能性及其参与方式.在管家基因中共获得960对潜在转录调控模体对,其中57%与实验已知的具有转录相互作用的因子对吻合,共涉及12组因子对.分析发现,绝大多数模体对(80%)偏向于上游区域及"上游-内含子"区域,进一步支持了内含子参与基因转录调控的假设,并据此推测内含子与上游序列之间具有转录协同作用,模体在基因转录起始位点(TSS)附近较为集中,模体对的两个模体之间距离较近,60%左右距离在200 bp以内,特别地,65%的模体对特征距离在100 bp以内,短距离间隔有利于转录因子间的协同作用.这些结果将有助于对人基因转录调控机制及内含子功能的深入认识.     

禾本科植物单锌指家族基因对逆境应答的研究进展

转录调控是植物生长发育、逆境反应、信号转导、抗病性等一系列基因表达的最主要调控形式,转录因子是参与基因转录水平调控过程的重要反式因子。单锌指(DNA binding with one finger,DOF)转录因子是植物特有的一类转录因子,包含一个C_2-C_2锌指结构,其N-末端保守的DOF结构域是能与DNA和蛋白相互作用的双重功能域,在植物生长发育过程中参与多种生物学过程。尽管已有研究报道DOF家族基因参与植物抗逆响应,但其在禾谷类重要粮食作物中的作用机制还极不明确。本文通过对禾本科植物DOF家族基因系统进化分析及组织表达和诱导表达分析,综述了DOF家族基因参与植物胁迫应答方面的相关研究进展,为进一步深入了解禾本科植物抗逆机制提供重要参考。