铁蛋白DrfE对耐辐射异常球菌抗氧化酶活性的影响

为研究耐辐射异常球菌(Deinococcus radiodurans)中drf E编码的铁蛋白Drf E的功能,通过基因回补试验构建drf E基因的回补菌株(pdrf E∷Δ),对野生型WT、突变株Δdrf E及回补菌株pdrf E∷Δ进行不同浓度H_2O_2和Na Cl胁迫,分别测定野生型WT、突变株Δdrf E和回补菌株pdrf E∷Δ体内Fe2+含量及抗氧化酶类活性。结果显示,drf E基因缺失导致菌株对氧化和盐胁迫敏感,该基因的回补能够恢复菌株对氧化和盐胁迫的抗性。drf E基因缺失导致耐辐射异常球菌体内Fe2+浓度由232μmol/L增加至293μmol/L;80 mmol/L H_2O_2处理30 min后,突变株Δdrf E的CAT活性下降32.74%,SOD下降41.3%。以上结果表明Drf E蛋白可能参与耐辐射异常球菌铁代谢途径,并且在细胞抗氧化体系中发挥重要作用。     

非生物胁迫下耐辐射异常球菌drB0118基因功能分析

【目的】鉴定和确定被预测为编码干燥相关蛋白的耐辐射异常球菌(Deinococcus radiodurans) drB0118基因功能,探讨该基因对盐、渗透和氧化胁迫抗性的作用。【方法】构建drB0118基因缺失突变株(ΔB0118),通过氯化钠、D-山梨糖醇和过氧化氢等胁迫冲击实验及氧化胁迫条件下qRT-PCR分析,研究drB0118突变对非生物胁迫反应及氧化胁迫相关基因表达的影响。【结果】drB0118突变导致菌株对NaCl和D-sorbitol胁迫的抗性降低;对氧化胁迫(H2O2)敏感;qRT-PCR分析显示,drB0118突变引起氧化胁迫抗性基因pod和oxyR分别下调4倍和10倍。【结论】D. radiodurans中drB0118参与了盐、渗透和氧化等多种非生物胁迫反应。     

耐辐射异常球菌σ因子Sig2高温胁迫的功能分析

σ因子是原核生物RNA聚合酶的一个亚基,能可逆地结合于RNA聚合酶核心酶的活性催化位点,促进RNA聚合酶正确识别转录起始位点,特异地激活相应基因的表达。耐辐射异常球菌具有极强的抗极端辐射氧化和高温的能力及环境适应性,它含有3个σ因子,其中Sig2可能在该菌环境适应性上发挥着重要作用。构建了耐辐射异常球菌sig2基因的缺失突变株Δsig2,通过48℃高温胁迫冲击实验发现Δsig2对热具有极强的敏感性,相对于对照菌株DR野生型生存能力明显下降;实时荧光定量PCR发现,sig2基因的缺失导致热胁迫相关基因发生不同程度的上调或下调,从而推测sig2基因参与了热胁迫反应的调控。     

耐辐射球菌recQ双突变株的构建及逆境分析

RecQ解螺旋酶是生物有机体在进化中高度保守的SF1超级家族解螺旋酶的一个亚族,它对维持基因组的稳定性有重要的作用。耐辐射球菌野生型菌株R1有两个具有特殊结构的解螺旋酶DR1289和DR2444,运用PCR突变法克隆具有自身groEL启动子、KAT启动子与卡那霉素抗性基因、氯霉素抗性基因融合的DNA片段反向重组到基因组中,首次构建并鉴定了卡那霉素抗性完全突变株ΔDR1289,氯霉素抗性完全突变株ΔDR2444,双突变株ΔrecQ。辐射条件下和H2O2氧化压力下突变株生存率结果表明:ΔDR2444与R1存活率趋势线基本一致,而ΔDR1289和ΔrecQ双突变株较为敏感。根据上述结果推测,DR1289是一个对R1保持极端抗性的必须基因,而DR2444则是极端抗性的非必须基因。     

戈壁异常球菌Dgl5蛋白生物学功能研究

LEA5C(Group 5C Late Embryogenesis Abundant)家族蛋白参与非生物胁迫反应并以分子伴侣的形式保护细胞内生物大分子不受损伤。分离于新疆戈壁沙漠的戈壁异常球菌(Deinococcus gobiensis)I-0具有极端的电离辐射、氧化、干燥等抗性。功能基因组注释表明Dgo_CA1605编码蛋白属于LEA5C家族,命名为Dgl5,对Dgl5生理功能展开研究。采用同源重组的方法构建Dgl5重组表达菌株。非生物胁迫实验结果表明,Dgl5能够显著增强表达菌株BL21盐胁迫抗性,最大限度地保护宿主菌免受反复冻融的损伤;体外生理生化实验结果表明在反复冻融条件下,Dgl5能够有效保护苹果酸脱氢酶(MDH)和乳酸脱氢酶(LDH)酶学活性。因此推测,在冷冻、高盐胁迫条件下,Dgl5蛋白通过保护细胞体内相关酶类的活性,增强宿主菌抵抗外界复杂多变的极端环境。?     

戈壁异常球菌Dgl5蛋白生物学功能研究北大核心CSCD

LEA5C(Group 5C Late Embryogenesis Abundant)家族蛋白参与非生物胁迫反应并以分子伴侣的形式保护细胞内生物大分子不受损伤。分离于新疆戈壁沙漠的戈壁异常球菌(Deinococcus gobiensis)I-0具有极端的电离辐射、氧化、干燥等抗性。功能基因组注释表明Dgo_CA1605编码蛋白属于LEA5C家族,命名为Dgl5,对Dgl5生理功能展开研究。采用同源重组的方法构建Dgl5重组表达菌株。非生物胁迫实验结果表明,Dgl5能够显著增强表达菌株BL21盐胁迫抗性,最大限度地保护宿主菌免受反复冻融的损伤;体外生理生化实验结果表明在反复冻融条件下,Dgl5能够有效保护苹果酸脱氢酶(MDH)和乳酸脱氢酶(LDH)酶学活性。因此推测,在冷冻、高盐胁迫条件下,Dgl5蛋白通过保护细胞体内相关酶类的活性,增强宿主菌抵抗外界复杂多变的极端环境。?     

耐辐射奇球菌crtⅠ基因缺失突变株的构建及其功能研究

利用PCR方法和体内同源重组技术,对耐辐射奇球菌(Deinococcus radiodurans)中控制色素合成的关键基因--crtⅠ进行缺失突变,成功获得红色色素缺失突变株M61.对突变株分别进行不同剂量电离辐射(IR)和不同浓度过氧化氢(H2O2)处理,结果表明与野生型菌株R1相比,突变株M61对电离辐射的抗性降低;对过氧化氢的敏感性明显上升,在高浓度H2O2条件下表现异常敏感.HPLC分析结果显示,crtⅠ基因的完全缺失对色素合成途径产生重要影响,导致番茄红素和其他红色类胡萝卜素的合成被抑制.证明crtⅠ基因是耐辐射奇球菌中控制红色类胡萝卜素合成的一个关键基因.为阐明耐辐射奇球菌中类胡萝卜素参与的抗辐射和抗氧化机制奠定了一定基础,为进一步研究类胡萝卜素在耐辐射奇球菌中的合成途径及功能提供了思路.     

耐辐射奇球菌crtI基因缺失突变株的构建及其功能研究

利用PCR方法和体内同源重组技术,对耐辐射奇球菌(Deinococcus radiodurans)中控制色素合成的关键基因———crtI进行缺失突变,成功获得红色色素缺失突变株M61。对突变株分别进行不同剂量电离辐射(IR)和不同浓度过氧化氢(H2O2)处理,结果表明:与野生型菌株R1相比,突变株M61对电离辐射的抗性降低;对过氧化氢的敏感性明显上升,在高浓度H2O2条件下表现异常敏感。HPLC分析结果显示,crtI基因的完全缺失对色素合成途径产生重要影响,导致番茄红素和其他红色类胡萝卜素的合成被抑制。证明crtI基因是耐辐射奇球菌中控制红色类胡萝卜素合成的一个关键基因。为阐明耐辐射奇球菌中类胡萝卜素参与的抗辐射和抗氧化机制奠定了一定基础,为进一步研究类胡萝卜素在耐辐射奇球菌中的合成途径及功能提供了思路。     

脑膜炎大肠杆菌K1株ppk1基因致病机制初探

【目的】构建脑膜炎大肠杆菌K1(Escherichia coli,E.coli K1)株E44的聚磷酸盐激酶1(Polyphosphate kinase 1,PPK1)基因敲除株,并对其生物学功能进行初步研究,为明确ppk1基因在E.coli K1株致脑膜炎机制中的作用奠定基础。【方法】利用自杀质粒pCVD442及基因同源重组技术敲除E.coli K1株E44中的ppk1基因,构建ppk1缺失突变株Δppk1;体外比较野生株和突变株在低营养及氧化压力情况下的生存能力;考察二者对人脑微血管内皮细胞(Human brain microvascular endothelial cells,HBMEC)的黏附能力;通过测定乳酸脱氢酶(Lactic dehydrogenase,LDH)释放活性,比较野生株和突变株对HBMEC的损伤效应。【结果】PCR及序列分析证实,突变株缺失全长ppk1基因。与野生株E44相比,ppk1突变株Δppk1在低营养环境中和氧化刺激条件下的生存能力明显降低。相对于E44,Δppk1对HBMEC的黏附能力减弱。与HBMEC孵育后,突变株孵育组HBMEC的LDH释放活性明显低于野生株孵育组。【结论】ppk1对E.coli K1株E44在低营养环境中的生存、抵抗氧化压力,以及黏附HBMEC和对细胞的毒性损伤有重要作用。     

基于β-半乳糖苷酶为报告基因的耐辐射异常球菌启动子检测载体构建

耐辐射异常球菌是一种超强电离辐射抗性的微生物,其含有大量的胁迫反应相关蛋白及其转录调控因子,在适应环境变化和各种胁迫反应中发挥着重要作用。为深入分析该菌的抗逆基因在不同胁迫下的功能,以β-半乳糖苷酶为报告基因构建了耐辐射异常球菌启动子检测体系。以耐辐射异常球菌基因组为模板扩增gro EL、hsp20、relA和relQ启动子片段,将其连接到到大肠杆菌-耐辐射异常球菌穿梭载体pRADZ1上,构建成具有启动子活性检测功能的重组质粒pRADZ-P_(groE)、pRADZ-P_(hsp20)、pRADZ-P_(relA)和pRADZ-P_(relQ),并将其转化至耐辐射异常球菌,测定β-半乳糖苷酶酶活。结果显示,这些启动子能在耐辐射异常球菌中启动Lac-Z报告基因的表达,并受到胁迫条件的诱导调控。耐辐射异常球菌启动子活性检测方法构建为该菌株特异性胁迫应答系统的研究提供了重要的实验基础。     

PprⅠ和RecⅩ蛋白对耐辐射奇球菌抗氧化作用的影响

利用基因突变、化学发光法和酶活性分析研究了耐辐射奇球菌中与辐射抗性密切相关的基因pprⅠ(Dr0167)和recⅩ(Dr1310)突变对菌体活性氧清除作用的影响,分析了其对抗氧化酶活性的调控功能.实验结果表明,缺失pprⅠ的突变株对活性氧自由基氧化异常敏感,过氧化氢酶和超氧化物歧化酶活性显著降低.与之相反,RecⅩ对菌体活性氧清除作用表现为一种"负"的影响,即缺失recⅩ的突变株对活性氧自由基的清除能力反而增强了,过氧化氢酶和超氧化物歧化酶的酶活性明显增加.表明这两个基因与抗氧化系统的调控有关.为进一步研究该菌的抗氧化机制提供了一些思路.     

耐辐射球菌基因DR1709与DR2523的突变分析

摘要：【目的】检测在耐辐射球菌抵抗外来辐射和氧自由基的过程中,锰离子转运蛋白基因（DR1709和DR2523）是否发挥了作用。探讨锰离子、锰离子转运蛋白基因与耐辐射球菌辐射抗性之间的关系。【方法】分别构建这两个基因的突变体。对突变体和野生型进行紫外线照射和过氧化氢处理。对处理后的菌株存活率进行分析。【结果】DR2523被突变以后,耐辐射球菌在tryptone-glucose-yeast extract (TGY)培养液中的生长受影响很小。而DR1709突变体M1709在对数生长阶段的生长速度远低于野生型。     

耐辐射奇球菌铁结合蛋白DRA0258的抗氧化功能

【目的】通过对极端环境耐受的耐辐射奇球菌Deinococcus radiodurans R1全基因组进行序列比对分析,获得具有铁储备蛋白Ferritin类似功能基序的未知功能蛋白DRA0258,采用分子生物学技术对该蛋白的功能和性质进行了验证和分析。【方法】首先对DRA0258进行克隆表达和纯化,并经络合物显色法测定蛋白上铁结合含量;通过三段连接敲除法构建dra0258突变株,检测突变株在双氧水协迫下的生存率、总抗氧化活性及过氧化氢酶活性;利用实时定量PCR检测突变株内抗氧化酶类及铁转运相关性调控蛋白的基因转录水平。【结果】经体内外蛋白铁含量检测证实DRA0258具有一定的铁结合能力;双氧水生存率实验表明dra0258的缺失导致细胞的抗氧化能力显著下降;过氧化氢酶活性、总抗氧化活性检测及抗氧化酶类的基因转录水平检测证实dra0258基因的缺失导致细胞内一些抗氧化基因转录水平下调,细胞的抗氧化应激系统受到损伤,并影响了一些铁调控网络蛋白的基因转录水平。【结论】本研究证实DRA0258是一种铁结合蛋白,该编码基因的缺失影响胞内铁转运系统并使细胞抗氧化能力下调。     

PprI和RecX蛋白对耐辐射奇球菌抗氧化作用的影响

利用基因突变、化学发光法和酶活性分析研究了耐辐射奇球菌中与辐射抗性密切相关的基因pprI(Dr0167)和recX(Dr1310)突变对菌体活性氧清除作用的影响,分析了其对抗氧化酶活性的调控功能。实验结果表明,缺失pprI的突变株对活性氧自由基氧化异常敏感,过氧化氢酶和超氧化物歧化酶活性显著降低。与之相反,RecX对菌体活性氧清除作用表现为一种“负”的影响,即缺失recX的突变株对活性氧自由基的清除能力反而增强了,过氧化氢酶和超氧化物歧化酶的酶活性明显增加。表明这两个基因与抗氧化系统的调控有关。为进一步研究该菌的抗氧化机制提供了一些思路。     

耐辐射球菌RNA聚合酶β亚基突变对基因表达全局的影响

RNA聚合酶的B亚基参与与利福平的结合,并在原核生物中高度保守．许多细菌中利福平耐药株的rpoB基因均有氨基酸改变．本实验室曾分离2两株耐辐射球菌（Deinococcus radiodurans）自发突变利福平耐药株（突变为：L420R和1258—669-bp缺失）．本研究发现,β亚基的变化对生长速度有独特的效果．利用DNA芯片技术和生化分析鉴定耐辐射球菌的利福平突变株如何调控基因表达改变生长速度的分子机制．参与代谢、细胞进程和信号传递以及信息贮存和处理的基因的转录在9bp缺失突变株中显著改变．9bp缺失突变株的上调基因的共有启动子序列为富含AT的序列．与野生株相比,L420R和9bp缺失突变株积聚了更多的活性自由基．这些结果初步探讨了D亚基突变调控基因的表达机制．     

白念珠菌ALS3、SSA1基因表达在念珠菌性阴道炎免疫机制中的作用

目的探讨白念珠菌ALS3、SSA1基因缺失对阴道上皮细胞激发免疫反应的作用。方法培养白念珠菌野生株及ALS3、SSA1基因敲除株(SC5314、Δals3、Δssa1),对其进行形态测定。按不同MOI感染人阴道上皮细胞系VK2/E6E7细胞,通过台盼蓝染色观察和乳酸脱氢酶(LDH)活性检测,评价不同MOI白念珠菌对上皮细胞的损伤作用;使用酶联免疫吸附试验(ELISA)评估感染过程中炎性细胞因子及趋化因子在共培养上清中的差异。结果 ALS3基因的缺失对白念珠菌芽管长度影响差异无统计学意义,而SSA1基因的缺失与其他两个菌株相比芽管长度减少约30%～40%(P<0.001)。台盼蓝染色观察及LDH测定发现,3株菌在感染上皮细胞时,其细胞损伤能力均与菌载量成正比;与野生型相比,Δssa1突变体在相同比率感染上皮细胞时,细胞损伤能力明显降低,且差异有统计学意义(P<0.05),Δals3突变株影响较小,甚至略微升高。检测炎性细胞因子及趋化因子发现,突变株在诱导上皮细胞产生促炎因子及趋化因子(GM-CSF、G-CSF、IL-1α、IL-8)的能力上明显减弱,差异均有统计学意义(P<0.05)。结论 ALS3和SSA1基因表达在阴道上皮细胞抗白念珠菌感染的局部免疫应答过程中可能起到重要作用,且SSA1基因表达意义更大。     

耐辐射奇球菌dps突变株的构建和蛋白功能初步研究

Dps(DNAprotection during starvation)蛋白是原核生物中特有的一类具有铁离子结合和抗氧化损伤功能的重要蛋白。利用体外PCR扩增技术和体内同源重组方法,获得了耐辐射奇球菌(Deinococcus radiodurans)dps全基因(DRB0092)缺失突变株。对突变株和野生型分别进行不同浓度过氧化氢(H2O2)处理,结果表明:与野生型菌株R1相比,dps突变株在低浓度H2O2(≤10mmol/L)条件下存活率急剧下降,而高浓度(≥30mmol/L)下则完全致死。Native-PAGE活性染色结果显示,稳定生长期dps突变株体内两种过氧化氢酶(KatA和KatB)的活性较野生型R1分别上调2.3倍和2.6倍。通过质粒构建和大肠杆菌诱导表达,获得可溶性Dps蛋白。体外结合和DNA保护实验结果显示:Dps具有明显的DNA结合功能,并能保护质粒DNA免受羟自由基攻击。本研究证明,Dps蛋白在耐辐射奇球菌抗氧化体系中发挥重要作用,可能对该菌极端抗性机制有重要贡献。     

集胞藻PCC 6803中丝氨酸/苏氨酸激酶SpkC对高温胁迫的响应

丝氨酸/苏氨酸激酶是蓝藻感知和转导外界刺激的重要元件,但至今蓝藻中很多丝氨酸/苏氨酸激酶的功能尚属未知。【目的】研究集胞藻PCC6803中的丝氨酸/苏氨酸激酶Spk C是否参与对高温胁迫的响应。【方法】本研究采用同源重组的方法构建spC基因完全敲除突变株,检测突变株与野生株在高温胁迫下的生长状况、色素组成,并对高温胁迫下叶绿素荧光参数差异进行分析,比较光合系统Ⅱ活性差异。此外,通过测定生长速率来判断高温胁迫后藻株的恢复情况。【结果】经过42℃高温胁迫后,与野生株相比,突变株ΔspkC生长减缓,光合色素(叶绿素、类胡萝卜素和藻胆色素)的含量降低;45℃高温胁迫下突变株ΔspkC的光合系统Ⅱ活性下降幅度更大;经过5 d 42℃高温处理后,突变株生长几乎停滞,存活率较野生株明显降低。【结论】集胞藻PCC 6803中spkC基因的缺失导致突变株对高温胁迫响应出现缺陷,提示丝氨酸/苏氨酸激酶SpkC参与响应高温胁迫。     

集胞藻PCC6803中S2P同源蛋白基因sll0862缺失突变株对热胁迫与氧化胁迫的响应

原核生物中S2P参与应答外界环境刺激,然而行光合作用的蓝细菌-集胞藻PCC6803的S2P同源蛋白功能未知。【目的】考察集胞藻PCC6803中S2P同源蛋白sll0862是否参与外界环境刺激的应答。【方法】监测在高温和氧化胁迫的条件下sll0862基因缺失突变株与野生株在生长速率或存活率上的差异,利用水样调制叶绿素荧光仪(water-PAM,脉冲-振幅-调制叶绿素荧光仪)测量在高温和氧化胁迫的条件下突变株与野生株叶绿素荧光参数的差异,来考察其光合作用差异。【结果】sll0862突变株与野生株在正常的培养环境中生长速率并无差异,但是将sll0862突变株与野生株在48℃加热处理半小时后,sll0862突变株的存活率明显低于野生株。当初始OD730值为0.1的藻液中添加终浓度为1 mmol/L双氧水的时候,sll0862突变株的生长速率比野生株明显低,而且氧化胁迫条件下突变株与野生株的调制叶绿素荧光有差异。【结论】集胞藻PCC6803中sll0862基因的缺失导致突变体对高温与氧化胁迫响应出现缺陷,提示有功能的sll0862参与响应热和氧化胁迫。研究结果为进一步阐述S2P同源蛋白sll0862在集胞藻PCC6803中的功能奠定基础。     

耐辐射奇球菌dps突变株的构建和蛋白功能初步研究

Dps(DNAprotection during starvation)蛋白是原核生物中特有的一类具有铁离子结合和抗氧化损伤功能的重要蛋白。利用体外PCR扩增技术和体内同源重组方法,获得了耐辐射奇球菌(Deinococcus radiodurans)dps全基因(DRB0092)缺失突变株。对突变株和野生型分别进行不同浓度过氧化氢(H₂O₂)处理,结果表明:与野生型菌株R1相比,dps突变株在低浓度H₂O₂(≤10mmol/L)条件下存活率急剧下降,而高浓度(≥30mmol/L)下则完全致死。Native-PAGE活性染色结果显示,稳定生长期dps突变株体内两种过氧化氢酶(KatA和KatB)的活性较野生型R1分别上调2.3倍和2.6倍。通过质粒构建和大肠杆菌诱导表达,获得可溶性Dps蛋白。体外结合和DNA保护实验结果显示:Dps具有明显的DNA结合功能,并能保护质粒DNA免受羟自由基攻击。本研究证明,Dps蛋白在耐辐射奇球菌抗氧化体系中发挥重要作用,可能对该菌极端抗性机制有重要贡献。