两株刚果红结合突变型志贺菌大质粒全基因组比较研究

对福氏志贺菌(Shigella flexneri)5型及志贺氏志贺菌(Shigella dysenteriae)1型两株与刚果红结合突变菌株的大质粒pSF5及pSD1进行了全基因组测序及分析. pSF5全长136694 bp, 包含165个ORFs, 其中133个功能明确, 32个功能未知. pSD1全长182726 bp, 共有224个ORFs, 其中181个功能明确, 43个功能未知. pSF5中IS序列为53787 bp, pSD1中为49616 bp, 分别占整个基因组的39.3%, 27.2%. 二者中共有22种不同类型的IS出现, 其中ISEc8, ISSbo6在志贺菌大质粒中为首次报道. 与pCP301相比, pSF5和pSD1都发生了大范围基因缺失, 并在多处发生基因片段倒置等现象. pSF5中除与侵袭相关ipa-mxi-spa基因岛完全缺失外, 与O-抗原生物合成密切相关的shf-rfbU-msbB基因也部分缺失, 而在pSD1中上述基因则完整存在, 但pSD1中与侵袭基因表达调控相关的virF基因缺失. 结果表明, 在pSF5和pSD1中与侵袭相关的调控因子及侵袭基因的缺失是导致刚果红结合突变的原因之一, 但是否是唯一的原因还需进一步的验证.     

地中海拟无枝菌酸菌U32中amrC/amkC基因的序列分析及在大肠杆菌中的表达

从力复霉素SV产生菌——地中海拟无枝菌酸菌(Amycolatopsis mediterranei)U32的硝酸盐同化基因簇的上游克隆了一个2.6kb的Eco-RI—XhoI DNA片段并测定其序列。序列分析表明,该DNA片段编码两个完整的开放阅读框架(ORF),ORF2的起始密码子GTG与ORF1的终止密码子TGA在TG处重叠。ORF1编码一个含224个氨基酸的多肽,它同放线菌中典型的应答调节蛋白包括AfsQ1和MtrA有很高的同源性;ORF2编码一个含472个氨基酸的蛋白,它同包括AfsQ2和MtrB在内的组氨酸激酶同源。ORF1和ORF2有可能构成典型的双组份信号传导系统,分别命名为amrC和amkC。在T7启动子的控制下,完整的amrC和去除子N端一个可能的跨膜区的amkC在大肠杆菌中分别得到了高效表达,表达蛋白的分子量分别为30kD和46kD,与推测蛋白的分子量一致。     

志贺菌福氏2a入侵上皮细胞诱导表达的毒力相关基因筛选与鉴定

采用体内表达技术的研究策略筛选了志贺菌福氏2a侵入上皮细胞后诱导表达的基因, 用基因突变技术进一步对它们的功能进行了鉴定. 结果共筛选到13个胞内诱导基因, 其中2个DNA甲基化相关基因、1个代谢相关基因、1个转录调控基因、3个插入成分、3个反义转录体、3个未知功能基因. 突变体分析发现, 3-甲基糖基化酶Ⅱ, 柠檬酸裂合酶的编码基因和未知功能基因wcaJ的突变体在细胞和动物感染实验中都显示其存活增殖能力的降低, 表明这些基因可能参与了志贺菌在上皮细胞内的存活和增殖. 同时也表明, 这种在上皮细胞内的存活增殖能力是志贺菌主要的毒力体现之一. 但是, 未知功能基因yaiC的突变体只在动物体内表现出明显的毒力缺陷, 在上皮细胞内没有明显的增殖缺陷, 这表明yaiC基因参与其他毒力作用机制. 研究结果对深入认识志贺菌的致病机理有重要意义.     

鞘氨醇单胞菌PY3菲降解基因的克隆及序列分析

将菲降解菌鞘氨醇单胞菌(Sphingomanas sp.)PY3的DNA片段与pUC119质粒连接后,转化大肠杆菌JM109,经筛选得到两个质粒,分别命名为pUp1(带有23kb外源DNA片段)和pUp2(带有39kb外源DNA片段)。pUp 1的DNA含有2个ORF。ORF 1由275个氨基酸组成,与恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)F1的甲苯水解酶及菌株Pseudomonas CF600的甲苯水解酶在氨基酸水平上有47%的同源性。ORF 2由327个氨基酸组成,与嗜热脂肪芽孢杆菌(Bacillus stearothermophilus)的邻苯二酚双加氧酶(phe B)及紫红红球菌(Rhodococcus rhodochrous)CTM的邻苯二酚双加氧酶(C23O)在氨基酸水平上分别有57%和44%的同源性。     

蓝细菌ORF469的分子克隆和缺失突变工程株的构建

PCR扩增了蓝细菌Synechocystis sp．PCC 6803的ORF469(编码469个氨基酸的开放阅读框),进一步以pUC118为载体将其克隆到E．Coli中,构建了pOQ2质粒。通过DNA体外重组,以红霉素抗性基因取代部分克隆化ORF469片段,又构建丁缺失ORF469片段(保留部分上游和下游序列)的pOQ22质粒。用pOQ22质粒转化Synechocystis sp．PCC 6803野生株细胞,获ORF489缺失突变工程株,它在红霉素抗性培养基上生长正常。对缺失突变工程株DNA的PCR和Southern blot分析证明,Synechocystis sp．PCC 6803的ORF469已被删除。色素测定结果揭示Synechocystis sp．PCC 6803中ORF469表达产物控制细胞内不依赖光的叶绿素生物合成。     

青霉素G酰化酶操纵子的负调控因子的研究

青霉素G酰化酶(PA)操纵子的调节基因(pacR)存在于青霉素G酰化酶结构基因(pac)内部Dral-Taql一段约500bp的DNA片段内,此片段内含有2个ORF。2个ORF及其突变体分别克隆到pUC18得到一系列重组质粒,用这些重组质粒转化青霉素G酰化酶产生菌E.coliD816,测定克隆片段对PA表达的影响。如果克隆片段含有具功能的pacR,诱导剂苯乙酸(PAA)不能使由高拷贝却pacR表达的阻抑物全部失活,部分阻抑物结合pac操纵基因,阻碍RNA聚合酶对pac的转录,因此PA的表达量降低。结果表明,阻抑物是由pac结构基因内部的ORF2编码的蛋白因子,pacR即ORF2。RNA—DNA杂交实验证实了pacR在转录水平阻抑pac的表达。     

一株多环芳烃降解菌的鉴定及GST基因克隆和序列分析

由石油污染土壤中分离到一株能以多环芳烃（菲、芴、萘）为唯一碳源的细菌,经形态观察、生理生化（BiologGN）和 G+C mol%分析,鉴定该菌为少动鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas paucimobilis)。与16S rDNA序列同源性的比较进一步确证了鉴定结果。经菲诱导后的细菌谷胱甘肽S转移酶（Glutathione Stransferase, GST）酶活明显高于未诱导前,表明谷胱甘肽S转移酶可能与多环芳烃的降解有关。根据该酶基因的同源性序列设计引物,PCR扩增出编码谷胱甘肽S转移酶基因片段,进一步证实在该菌中有GST的存在。测序后基于编码GST的基因所进行的系统发育分析表明,该多环芳烃降解菌与其它多环芳烃降解菌在进化上亲缘关系较近。     

嗜热菌Thermus sp. YBJ-1的分离和淀粉酶基因的克隆

从西藏热泉水样分离得到一株嗜热菌（YBJ-1）,其16S Rdna（1511bp）序列与栖热菌（Thermus scotoductus ITI252T）的同源性为98%。 通过PCR技术将Thermus sp. YBJ-1的淀粉酶基因(amyT)全长开放阅读框克隆到T载体。分析表明, amyT的ORF全长为1767bp,编码588个氨基酸。推导的氨基酸序列与嗜热脂肪芽孢杆菌的阿尔法环糊精酶（Bacillus stearothermophilus alpha cyclodextrinase） 和栖热菌Thermus sp.IM6501的麦芽糖淀粉酶（Thermus sp.IM6501 maltogenic amylase）分别有99%和96%的同源性,与嗜热脂肪芽孢杆菌的新普鲁兰酶（neopullulanas）的同源性为81%。     

浑球红细菌谷氨酸合酶大亚单位基因(gltB)的序列分析

测定了浑球红细菌(Rhodobacter sphaeroides)谷氨酸合酶大亚单位基因(gltB)及其5'端和3'端的序列,全长为5510bp。序列分析表明,R. sphaeroides gltB基因全长为4636bp。从核苷酸序列推测其蛋白质分子量约为164kD。R. sphaeroides gltB基因与Azospirillum brasilense和Escherichia coli的gltB基因DNA序列有很高的同源性。其蛋白质氨基酸序列与A. brasilense gltB基因产物GltB也具有很高的同源性。此外,还对R. sphaeroides GltB的各可能功能区进行了分析,发现它们具有很高的保守性。     

Magnetospirillum gryphiswaldense MSR-1磁小体缺失突变株NM4 Tn5侧翼序列的克隆及功能分析

利用mini-Tn5 lacZ2对格瑞菲斯瓦尔德磁螺菌(Magnetospirillum gryphiswaldense)MSR-1进行转座插入突变, 获得磁小体缺失突变株NM4. 通过锚定PCR(anchored PCR)从NM4中克隆出Tn5插入位点的侧翼序列, 获得长5045 bp的DNA 片段, 其中含有6个ORFs, Tn5插入在ORF4中. 功能互补实验证明该片段与磁小体的合成有关. 对ORF4编码的蛋白进行同源比较和功能分析, 发现ORF4编码的蛋白与Caulobacter crescentus CB15的长为200 AA的趋化蛋白CheYIII的同源性为25% (30/116), 且ORF4编码的蛋白也具有与CheYIII相同的接收磷酸基团的REC结构域, 可进行信号传递, 因此推测ORF4编码的蛋白可能参与磁小体合成过程中的某种(低氧分压或铁离子浓度)信号的转导.     

芝田硫化叶菌Ssh7蛋白的进化保守性及DNA结合特性

嗜酸热古菌——芝田硫化叶菌(Sulfolobus shibatae)合成大量7 kD DNA结合蛋白Ssh7. Southern杂交结果显示, 该菌基因组中含有两个编码Ssh7蛋白的基因, 分别命名为ssh7a和ssh7b. 对这两个基因进行了克隆、序列测定和在大肠杆菌中的表达. 测序结果表明, 两个Ssh7多肽仅在3个氨基酸位置上有差异; 此外, ssh7a和ssh7b的顺式调控序列也十分相似, 提示存在着维持两个基因的序列和表达都不变的选择压力. 杂交结果还显示, 与芝田硫化叶菌一样, 硫磺矿硫化叶菌(Sulfolobus solfataricus)基因组中也含有两个编码7 kD蛋白的基因. 结合其他报道, 这一结果提示编码7 kD蛋白的基因可能在硫化叶菌种间分歧形成之前发生了基因复制. 采用电泳迁移率改变试验(EMSA)分析了天然及重组Ssh7蛋白与双链DNA片段之间的相互作用. 天然和重组蛋白的EMSA行为相似, 说明Ssh7与DNA的相互作用既不受发生在天然蛋白赖氨酸残基上的甲基化的影响, 也不受两种多肽异构体之间在序列上的差异的影响. 在所采用的实验条件下, Ssh7与双链DNA片段结合时的结合位点大约为6.6 bp, 表观解离常数为(0.7~1.0)×10^-7 mol/L. 此外, Ssh7与负超螺旋DNA的结合强于与线性和松弛DNA的结合.     

几种固氮菌nifA基因片段的同源性分析

参照已知数种固氮菌nifA基因的DNA序列,选择其中间区域的两个保守性较强的序列合成引物,利用肺炎克匠杆菌(Klebsiella pneumoniaef)、棕色固氮菌(Azotobacter vinela-ndii)、巴西固氮螺菌(Azospirllum brasilense)、草螺菌(Herbaspirillum seropedicae)和深红红螺菌(Rhodospirillum rubrum)的总DNA进行聚合酶链反应,结果均扩增出约450bp大小的片段,经证实为各种固氮菌的nifA基因部分片段。 核酸印迹分子杂交结果显示出nifA基因在不同固氮菌中的同源性不强。     

巴西固氮螺菌Yu62draTG基因及其下游区域的克隆与核苷酸序列分析

以Azospirillum brasilense sp74. 0kb draTG片段为探针。自A．Brasilense Yu62的基因文库中克隆了约8kb的draTG同源片段。通过对该片段的Southern杂交分析发现Abrasilense Yu62的draTG基因定位在3．0kb EcoRI-Kpn I片段上,其上游与nifH基因相邻。DNA序列分析结果表明：该片段含有完整的draTG,这两个基因下游还有两个开放阅读框架(ORF3和ORF4,其中ORF4是不完整的),draTG及下游的ORF3推测以一个操纵元的方式转录;在draG及ORF3的上游区域均发现。54依赖型启动子的特征序列(DPE及UAS)．推测它们与draT共转录外,还有可能单独转录。同源比较的结果表明Azospirillum的DraTG是非常保守的．它们在菌株及种间的差异都很小;紧接着drag的ORF3除与A lipoferum和Rhodospirillum rubrum相应位置的ORF同源外,还与Azotobacter vinelandii的ORFl4同源;ORF3下游的ORF4与大肠杆菌的yafj基因有较高的同源性。     

核酸酶BN及SN基因的克隆和序列分析

分别从解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)和金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aurcus)中提取染色体DNA,经HindⅢ酶解后PCR扩增获得Barnase(核酸酶BN)基因和Staphylococcal Nuclease(核酸酶SN)基因,并克隆到质粒pGEMTZ-f(+)上。序列分析表明,核酸酶BN的核苷酸序列与已发表的序列有99.3%的同源性,而与据此推测的氨基酸序列完全一致。核酸酶SN基因的核苷酸序列与已发表     

巨大芽孢杆菌α-淀粉酶基因核苷酸序列分析

巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)AS1.127的淀粉酶基因的全碱基序列已被测定。结构基因由1982bp的单一开读框架组成。由DNA序列推测出的前体酶蛋白由659个氨基酸组成,N-端33个氨基酸为信号肽。成熟酶分子由626个氨基酸组成,分子量为68.676kD。该淀粉酶属糖化型α-淀粉酶。并与枯草杆菌(B.subtilis)168产生的糖化型α-淀粉酶之间有83.3%的同源性。分析发现两种菌产生的酶分子的N-端3/4的同源性为90.4%,而C-端1/4的同源性只有70%。序列排比结果说明在淀粉酶基因的趋异进化过程中,基因突变和遗传重组都曾起过作用。     

限制和修饰酶基因LlaBⅢ的克隆及分析

Pjw5 66是从丹麦乳酪生产菌株Lactococcuslactissubsp .cremorisW5 6中分离到的 ,一个 2 2 4kb、具有限制和修饰作用的质粒。内切酶ClaⅠ对Pjw5 66不完全消化 ,所得片段与来自于质粒Pvc5的氯霉素抗性基因连接得到一个携带有完整限制和修饰酶基因的质粒pJK1。基因亚克隆分析发现该基因位于约 5kb的SphⅠ HindⅢDNA片段上。序列分析表明该片段包含一个 4572bp的开放阅读框架 ,编码一个由 1576/1584个氨基酸残基组成的蛋白质 ,该基因命名为LlaBⅢ。蛋白质同源性查询发现在该蛋白的N 末端有 7个保守区域 ,与R M系统Ⅰ型和Ⅲ型内切酶有较高同源性 ,在蛋白的中间区域有 4个代表N⁶-腺苷酰甲基转移酶的特征序列 ,而蛋白的C 末端不同于任何已知蛋白。这种具有限制、修饰和可能的DNA识别作用的多功能蛋白 ,可能是一新的R M系统。     

野油菜黄单胞菌野油菜致病变种中一个与EPS合成有关的新基因的鉴定

用转座子Tn5gusA5对野油菜黄单胞菌野油菜致病变种(Xanthomonas campestris pv.campestris,简称Xcc)野生型菌株8004进行诱变,分离到一批胞外多糖(EPS)合成减少的突变体。采用TAIL-PCR(thermal asymmetric interlaced PCR)分析突变体的Tn5gusA5插入位点,发现其中一株编号为151D09的突变体的插入位点位于Xcc 8004菌株的基因组编号为XC3695的ORF内,该ORF功能尚未见报道。序列分析表明,该ORF演绎的编码产物与Serratia marcescens的kdtX基因和Klebsiella pneumoniae的waaE基因演绎的编码产物分别具有52%和50%的相似性,并具有第2家族糖基转移酶的功能域, 因此暂将该ORF命名为waxE基因。用同源双交换方法构建了waxE基因的缺失突变体,并采用PCR和Southern杂交的方法对突变体进行了验证。waxE基因缺失突变体在营养丰富培养基的生长繁殖不受影响,但其EPS产量与野生型菌株8004相比,降低35%左右,并且一段PCR合成的包含waxE基因的DNA片段能反式互补waxE基因缺失突变体,恢复缺失突变体的EPS产量,表明Xcc waxE基因与EPS的生物合成有关。     

牲畜链霉菌异青霉素N合成酶基因的克隆与序列分析

产生含硫卜-内酰胺类抗生素的不同微生物种属间(包括原核和真核)的异青霉素N合成酶(IPNS)基因存在着明显的同源性。利用S. lipmanii IPNS基因探针验证了牲畜链霉菌(S. cattleya)染色体DNA中确实含有与之同源的区带,通过与牲畜链霉菌无活性阻断突变株互补克隆的方法,获得了同时含有硫霉素环化酶及IPNS基因的重组质粒。经基因序列分析表明牲畜链霉菌中IPNS基因,由963bp组成,起始密码子为ATG,终止密码子为TGA,共编码321个氨基酸,所克隆的牲畜链霉菌IPNS基因编码蛋白与已知的S. clavuligerus的IPNS相似性为56％,与S. lipmanii的IPNS相似性为64％。     

志贺菌毒力大质粒大片段敲除方法的建立

目的:构建志贺菌毒力大质粒大片段缺失突变体库。方法:首先利用λ-Red重组系统构建弗氏2a志贺菌301株毒力大质粒特定位点缺失株,再在距离此位点20 kb处缺失另一突变位点,最后根据重组酶识别远端FRT位点的特性,将两个远端FRT位点之间的DNA序列全部缺失。结果:敲除了毒力大质粒24 kb的DNA序列。结论:利用λ-Red重组系统及FLP-FRT位点特异性识别重组系统可以对志贺菌毒力大质粒逐步进行大片段的敲除,构建大质粒大片段缺失突变体库。