基于蛋白质跨外膜自转运系统的细菌细胞表面蛋白展示技术研究进展

革兰氏阴性菌Ⅴ型分泌系统是细菌病原蛋白分泌的主要途径之一,可分为Ⅴa-Ⅴe5个亚型,其中Ⅴa型(即经典的单体自转运蛋白)是细菌毒力和黏附因子向细胞外分泌的重要工具,其在内膜Sec易位子和外膜BAM蛋白复合体的协助下,通过2个连续的跨膜步骤介导蛋白质穿过阴性菌的内外膜.据信Va型是目前已知蛋白质跨膜转运时最简单的分泌途径...     

自转运蛋白作为细菌表面展示系统的研究进展

细菌表面展示技术已成功应用于生物技术、生物医药等诸多领域。在众多细菌表面展示系统中,基于自转运蛋白构建的细菌表面展示系统因其强大的外源蛋白展示能力,展现出良好的应用潜力和应用前景。本文综述了当前已发现的自转运蛋白的种类、已解析的自转运蛋白的结构及其分泌过程,概述了基于自转运蛋白构建的细菌表面展示系统的优点及其应用情况。     

细菌肽转运蛋白的研究进展

细菌的肽转运蛋白包括3种,寡肽转运蛋白(Oligopeptide permease,Opp)、二肽转运蛋白(Dipeptide permease,Dpp)和二/三肽转运蛋白(Di-and tripeptide permease,Dtp)。Opp和Dpp属于ABC型超家族(ATP-binding cassette superfamily)转运蛋白,利用ATP水解产生的能量实现底物转运。对Opp和Dpp研究最多的是胞外肽结合蛋白OppA和DppA,它们起着最初识别与结合底物的重要作用。Dtp属于主要协助转运蛋白超家族(Major facilitator superfamily,MFS),与质子进行底物共转运。细菌肽转运蛋白的晶体结构解析结合大量的生化数据分析,使得人们对其转运机制有了深入的了解。本文对这三种肽转运蛋白的研究进展分别进行综述。     

细菌运载蛋白及在表面展示技术中的应用进展

细菌细胞表面展示技术是一项新的蛋白质应用技术,其体系由运载蛋白、靶蛋白和宿主菌三者构成,一般可将其分为革兰阴性菌展示体系和革兰阳性菌展示体系两大类。目前已证实多种具有锚定活性的运载蛋白,并用于不同靶蛋白的细胞表面展示体系。该技术现已被应用于活体重组疫苗的开发、蛋白质文库构建与筛选、生物传感器、全细胞生物催化剂、全细胞生物吸附与降解等多个研发领域。     

细菌三型分泌系统效应蛋白转运的研究进展

三型分泌系统(Type 3 secretion system,T3SS)作为存在于革兰氏阴性菌中的分泌系统之一,对革兰氏阴性菌的致病有重要作用。T3SS的致病作用体现在T3SS能直接将效应蛋白转运至宿主细胞,进而通过效应蛋白调控细胞的一系列通路,促进细菌定殖于细胞。而效应蛋白的转运受到两方面因素的调控,一方面是效应蛋白本身的信号序列,另一方面是T3SS相关蛋白的辅助。本文围绕近年来T3SS的构成、效应蛋白转运机制方面的最新进展进行概要综述。     

革兰氏阴性菌脂蛋白Lol系统转运蛋白的功能及表面展示分泌机制

细菌脂蛋白是细胞膜的重要组成成分,在革兰氏阴性菌的生理及致病性中扮演着重要的角色。革兰氏阴性菌中已知负责胞内脂蛋白转运的是Lol(Localization of lipoprotein)系统。该系统识别成熟脂蛋白的分泌信号,将外膜脂蛋白转运并定位于细胞外膜内侧。近年来的研究发现,跨细胞外膜进行表面展示的脂蛋白实际上在革兰氏阴性菌中广泛存在,其分泌机制开始成为研究热点。为了对革兰氏阴性菌中脂蛋白分泌机制的研究现状有一个系统全面的了解,本文概述了脂蛋白转运过程中Lol系统5个转运蛋白的功能与保守性、不同细菌中脂蛋白分泌信号的差异以及表面展示脂蛋白可能的分泌机制。     

细菌表面展示技术的应用研究进展

细菌表面展示系统是微生物表面展示系统的一个重要分支。由于呈现载体灵活多样,可根据不同的需要呈现蛋白或多肽等特点,细菌表面展示技术近年来得到了迅猛发展,在重组细菌疫苗、抗原表位分析、全细胞催化剂、全细胞吸附剂、多肽库筛选等多个领域得到广泛应用。本文就细菌表面展示技术的应用研究作一综述。     

细菌蛋白分泌途径的研究进展

蛋白质分泌对于细菌的生长和繁殖具有至关重要的作用.在革兰氏阴性菌中,蛋白质分泌包括两步和一步分泌途径,主要涉及Sec、SRP和Tat途径.近年来发现I-Ⅳ型途径也参与胞内蛋白质转运.主要介绍革兰氏阴性茵蛋白分泌的机制及生理意义.对于细菌蛋白分泌机制的深入研究将为细茵蛋白质分泌工程和病原微生物的防治带来有益启示.     

细菌吸附及转运芳香族化合物的研究进展

芳香族化合物是一类具有苯环结构的有机物,它们结构稳定,不易分解,并可通过食物链进行生物富集和生物放大,对生态环境及人类健康造成极大危害。细菌具有超强的分解代谢能力,能降解多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs)等多种难降解芳香族污染物。吸附和转运是细菌进行芳香族化合物细胞内代谢的前提。虽然芳香族化合物的细菌降解已取得较为显著的研究进展,但吸附和转运机理仍不甚清楚。本文讨论了细菌对芳香族化合物的吸附有积极作用的细胞表面疏水性、生物被膜形成和细菌趋化性等影响因素,总结了FadL家族、TonB依赖性受体蛋白、OmpW家族等外膜转运系统和主要协同转运蛋白超家族(major facilitator superfamily, MFS)转运体、ATP结合盒(ATP-binding cassette, ABC)转运蛋白等内膜转运系统对该类化合物跨膜运输作用,并对跨膜转运机制进行了讨论和阐述,旨在为芳香族污染物的防控和治理提供一定理论参考。     

V型分泌系统菌体表面展示F18大肠杆菌黏附素及其受体结合位点的确定

自主转运蛋白（V型分泌系统）的β结构域已被证明可以将异源性多肽展示在细菌表面。运用DNA重组技术优化构建V型分泌系统MisL并在菌体表面展示F18大肠杆菌黏附素FedF及其受体结合域FedF1。含重组质粒pnirBMisL-fedF或pnirBMisL-fedF1大肠杆菌（E．coli）DH5α经厌氧诱导后,分别与兔抗F18ab菌毛FedF亚单位单因子血清和F18大肠杆菌黏附素受体易感性仔猪的小肠上皮细胞做玻板凝集试验和体外黏附试验,结果表明上述两株诱导表达重组菌与FedF抗血清发生明显的凝集反应,且能较好地黏附于F18大肠杆菌黏附素受体易感性仔猪小肠上皮细胞。而菌体表面展示F18大肠杆菌黏附素FedF突变体FedF（M）（黏附素受体结合域第88和89位组氨酸残基双突变为丙氨酸）的重组菌则失去上述凝集和黏附特性。以上试验结果说明,F18大肠杆菌黏附素FedF及其受体结合域FedF1在大肠杆菌表面得到了功能性表达,并进一步证明了位于FedF受体结合域内第88和89位组氨酸残基对FedF受体结合域的形成至关重要。     

细菌表面展示技术研究新进展

细菌表面展示是将靶标蛋白质表达于细菌表面以更好地实现其功能的一种技术,它在重组细菌疫苗、生物燃料电池、全细胞催化剂和生物修复等多个领域均有广泛的应用.随着相关技术的发展,表面展示系统的各种性能被不断地改良,同时新的表面展示系统也陆续被开发和应用,使该技术得到持续的丰富和发展.本文重点关注近年研究得较多的细菌表面展示系统,主要对各类细菌表面展示系统的开发、改造和修饰,以及该技术在生物修复和生物传感器方面的应用作一综述.     

细菌Na+/H+逆向转运蛋白的研究进展

Na+/H+逆向转运蛋白在维持细胞内pH稳态、Na+离子动态平衡和调控细胞体积方面发挥着重要作用。目前,细菌中许多参与高盐或高碱性环境压力应答的Na+/H+逆向转运蛋白得到了鉴定和功能阐释。继续挖掘高效的Na+/H+逆向转运蛋白,深入探究Na+/H+逆向转运蛋白的分子机理,将为工业菌株或农作物的改良提供新的研究思路。本文以4种模式菌株为例,简要概述细菌Na+/H+逆向转运蛋白的种类和特征,同时对其结构和功能等方面也进行探讨。     

Ⅴ型分泌系统菌体表面展示F18大肠杆菌黏附素及其受体结合位点的确定

自主转运蛋白(V型分泌系统)的β结构域已被证明可以将异源性多肽展示在细菌表面。运用DNA重组技术优化构建V型分泌系统MisL并在菌体表面展示F18大肠杆菌黏附素FedF及其受体结合域FedF1。含重组质粒pnirBMisL-fedF或pnirBMisL-fedF1大肠杆菌(E.coli)DH5α经厌氧诱导后,分别与兔抗F18ab菌毛FedF亚单位单因子血清和F18大肠杆菌黏附素受体易感性仔猪的小肠上皮细胞做玻板凝集试验和体外黏附试验,结果表明上述两株诱导表达重组菌与FedF抗血清发生明显的凝集反应,且能较好地黏附于F18大肠杆菌黏附素受体易感性仔猪小肠上皮细胞。而菌体表面展示F18大肠杆菌黏附素FedF突变体FedF(M)(黏附素受体结合域第88和89位组氨酸残基双突变为丙氨酸)的重组菌则失去上述凝集和黏附特性。以上试验结果说明,F18大肠杆菌黏附素FedF及其受体结合域FedF1在大肠杆菌表面得到了功能性表达,并进一步证明了位于FedF受体结合域内第88和89位组氨酸残基对FedF受体结合域的形成至关重要。     

周质结合蛋白依赖的转运系统研究进展

周质结合蛋白依赖的转运系统是复杂的、多组分的透酶系统,具有广泛的生理功能。在从微生物到人类的所有物种中都可发现这种转运系统或与之相关的结构。本以细菌为例描述了这类系统的基本结构和功能以及转运机制。     

细菌Ⅴ型分泌系统研究进展

目前已知革兰阴性(G-)细菌的分泌系统至少有5种类型,即Ⅰ～Ⅴ型。其中Ⅴ型分泌系统为G-菌外膜通道转运蛋白系统中最大的一个家族,该系统又称自主转运蛋白系统,它首先通过Sec依赖的分泌通路跨内膜转运,到达外周质间隙后,又通过自身的C端在外膜上形成一个β折叠桶实现跨外膜转运。Ⅴ型分泌系统的分泌装置最为单一,且该系统分泌的蛋白在跨外膜转运过程中似乎不需要能量和辅助因子(蛋白)的参与。随着对运用Ⅴ型分泌系统在G-菌表面展示异源性多肽/蛋白质的深入研究,该系统在生物技术领域已展示出巨大的应用前景。     

基于谷氨酸棒杆菌NCgl1221蛋白的新型细菌表面展示系统

【目的】开发一种新型的大肠杆菌表面展示系统,为C末端截短NCgl1221蛋白作为锚定蛋白提供科学依据,丰富并优化细菌表面展示系统。【方法】扩增C末端截短NCgl1221序列和β-淀粉酶基因,构建融合蛋白表达载体。将重组载体PET-NA和空载体PET-28a分别转入Rosetta(DE3)pLysS中,IPTG诱导表达,SDS-PAGE和Western blot鉴定融合蛋白表达情况。将诱导表达菌株进行免疫荧光染色,荧光显微镜观察和流式细胞分析检测β-淀粉酶的展示。酶活测定和淀粉水解分析验证被展示β-淀粉酶的活性。【结果】融合蛋白成功地在大肠杆菌中表达,有活性的β-淀粉酶通过与锚定蛋白C末端的融合被展示在了宿主菌表面,展示β-淀粉酶的重组菌可以水解利用培养基中的淀粉。【结论】成功开发了一种以C末端截短NCgl1221为锚定蛋白的新型大肠杆菌表面展示系统,并以此系统展示了分子量大小为56 kDa的活性酶,为该系统在全细胞催化剂或吸附剂等方面的应用奠定了基础。     

氯霉素和四环素阻碍细菌蛋白分泌研究进展

氯霉素和四环素发挥活性的一个途径就是阻碍细菌蛋白质的分泌,其分泌功能是由其氨基端的信号序列决定的,该序列能将蛋白质引导到由SecY,E,G和A组成的转运蛋白复合体上。蛋白的转运还取决于融合蛋白的折叠特点,蛋白质转运到周质后的错误折叠可导致毒素聚集体形成,快速折叠还会使转运复合体发生拥堵,使所有的蛋白质分泌都受到抑制,导致细胞死亡。抗生素氯霉素和四环素处理细菌后会导致转运复合体中SecY的降解,造成致命的蛋白拥堵。现就抗生素氯霉素和四环素的干扰细菌蛋白质合成的作用机制以及导致SecY的降解来发挥阻碍细菌蛋白质分泌活性的一个新模式进行概述,以期为探讨新的靶向细菌的治疗方法提供科学依据。     

细菌脂肪酶分泌的研究进展

细菌脂肪酶是一类重要的工业用酶,其分泌系统有着严谨的机制。革兰阳性细菌利用Sec-转运系统使脂肪酶跨过质膜完成分泌;革兰氏阴性细菌的外泌蛋白通过Sec-转运系统、Tat-转运系统或其他机制跨越内膜后,还必须利用Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型、Ⅳ型与Ⅴ型分泌系统来完成跨外膜分泌。详细介绍细菌脂肪酶分泌主要依赖的Sec-或Tat-跨内膜的转运系统及革兰氏阴性细菌的Ⅰ型、Ⅱ型与Ⅴ型自分泌系统的3种不同分泌方式。细菌脂肪酶分泌的研究对人们认识其分泌机制,并利用基因工程的手段提高其外泌产量等具有重要的指导意义。     

细菌蛋白质Tat转运系统的研究进展

蛋白质Tat转运系统不同于细菌中普遍存在的Sec转运系统,而与植物叶绿体中蛋白质转运的ΔpH依赖系统相似.通过Tat系统转运的蛋白质底物含有特征性的双精氨酸保守序列核心S/T-R-R-x-F-L-K的信号肽,其h区的疏水性低,c区有由高赖氨酸、高精氨酸构成的避开Sec系统信号,信号肽和成熟蛋白质的组成对蛋白质的转运都有影响.TatA、TatB、TatC和TatE四种蛋白质参与了大肠杆菌的Tat转运系统.被转运的底物蛋白质绝大多数为与细菌厌氧呼吸有关的含氧化还原辅因子的酶,并以折叠形式转运.