嗜麦芽寡养单胞菌胞外蛋白酶功能研究进展

嗜麦芽寡养单胞菌(Stenotrophomonas maltophilia)是广泛分布于自然界的革兰氏阴性杆菌。作为一种新型、与高死亡率相关的条件致病菌,嗜麦芽寡养单胞菌能够导致人类或其他生物感染多种疾病。近年来,越来越多的研究结果显示来自于细菌的胞外蛋白酶是导致宿主发病的关键蛋白质。因此,探究嗜麦芽寡养单胞菌胞外蛋白酶的组成成分和功能将不仅有助于阐明其致病机制,更为今后以其为靶点进行临床治疗奠定基础。本文试图对嗜麦芽寡养单胞菌胞外蛋白酶的性质、功能及其应用进行归纳总结。     

嗜麦芽寡养单胞菌临床分布特征与耐药分析

目的了解湖州市中心医院嗜麦芽寡养单胞菌临床分布特征与耐药性。方法采用常规方法分离,用VITE-COMPACT2全自动微生物分析仪进行菌种鉴定,用K—B法进行药敏试验。结果分离到嗜麦芽寡养单胞菌810株,复方新诺明耐药菌株48株（分离率5．9％）。标本来源主要来自ICU室,其次呼吸科,大部分来自痰液标本（约占89．2％）,年龄段以中老年人比率最高。嗜麦芽寡养单胞菌对亚胺培南、美罗培南、头孢吡肟、哌拉西彬他坐巴坦、庆大霉素、妥布霉素、阿米卡星高度耐药;头孢他啶、替卡西林／克拉维酸、环丙沙星耐药率为33．7％～58．2％;头孢哌酮／舒巴坦、左氧氟沙星、米诺环素、复方新诺明耐药率低于30．0％。复方新诺明耐药菌株对头孢哌酮／舒巴坦、左氧氟沙星和米诺环素耐药率分别为60．4％、91．7％和2．0％,对其余抗菌药物耐药率达100．0％。复方新诺明耐药菌株与复方新诺明敏感菌株相比,耐药情况更严重,其中对三、四代头孢菌素、喹诺酮类耐药率显著高于复方新诺明敏感菌株（P〈0．01）;对碳青霉烯类、青霉素类、氨基糖苷类抗菌药物耐药率与复方新诺明敏感菌株相比,差异无统计学意义（P〉0．05）。结论嗜麦芽寡养单胞菌呈高度耐药,对头孢哌酮／舒巴坦、左氧氟沙星、米诺环素、复方新诺明尚敏感,但对复方新诺明耐药的嗜麦芽寡养单胞菌耐药现象更严重。应重视嗜麦芽寡养单胞菌引起的院内感染,尽量减少不必要的侵人性操作,加强抗菌药物的合理规范使用。     

嗜麦芽寡养单胞菌D2株2套Ⅱ型分泌系统

嗜麦芽寡养单胞菌D2株经前期研究发现有2套Ⅱ型分泌系统（T2SS）,根据嗜麦芽寡养单胞菌K279a、R551—3、JV3、D457的T2SS基因簇序列,以及D2株的部分测序结果设计引物,采用基因移步法逐一扩增2套T2SS基因序列,产物连接至T载体,经酶切鉴定后测序、拼接。发现有22个完整的开放多码框架（ORF）,比对分析后发现T2SSl的基因簇与同种属细菌相应基因簇序列同源性均在80％以上,对应氨基酸序列同源性均能达到97％以上,而T2SS2基因簇与K279a、R551—3对应基因序列和氨基酸序列的同源性均不及T2SS1高。2套T2SS的GspE、F、I基因同源性在50％以上,其他对应基因同源性在35％～68％之间不等,氨基酸序列同源性则为15％～61％。2套他ss与铜绿假单胞菌PA01的同源性高于不同科的小肠结肠炎耶尔森菌。T2SS的序列测定及同源性分析为进一步研究细菌蛋白分泌机制奠定基础。     

斑点叉尾鮰源嗜麦芽寡养单胞菌胞外蛋白酶的特性研究

为了研究嗜麦芽寡养单胞菌胞外蛋白酶的酶学特性,本实验检测了不同的修饰剂、温度、pH、EDTA及Ba2+、Co2+、Cd2+、Ca2+、Mn2+、Hg2+、Cu2+及Mg2+等金属离子对酶活的影响,结果表明Ch-T、NBS和2-ME能显著抑制酶活性,而N-AI、PMSF和PCMB对酶活的影响不大,说明蛋氨酸残基、色氨酸残基和二硫键是酶活性的必需基团,而酪氨酸残基、丝氨酸残基和巯基与酶活性无直接关系。酶的最适温度为20℃,在pH为9.0时酶活最高,EDTA能显著影响酶活性,Ca2+、Hg2+、Cu2+能显著降低酶活性,而Co2+能使酶活增强,证实该酶为一种金属蛋白酶。同时检测了该酶的致病性,结果表明,该酶对小鼠及斑点叉尾鮰具有明显的致死作用,其LD50分别为4.33µg/g体重和3.49µg/g体重。     

嗜麦芽寡养单胞菌全基因组测序及降解荧蒽特性研究

随着当前工业化社会的发展,由多环芳烃等石油污染物造成的土壤污染已经成为了世界性的环境问题。本实验在天津滨海石油污染场地分离筛选出一株多环芳烃高效降解菌株W18,经过细胞形态、理化实验和分子生物学鉴定该菌株为嗜麦芽寡养单胞菌(Stenotrophomonas maltophilia)。在表面活性剂吐温80诱导下,该菌对荧蒽降解率可达到73%。利用细菌全基因组De novo测序技术发现,其包括1个环状拓扑结构,基因大小为4 738 432 bp,GC含量为66.69%。通过与主要数据库(COG,GO,KEGG)进行比对注释,发现W18菌株中有25个基因编码了与PAHs降解有关的加氧酶。嗜麦芽寡养单胞菌为土壤石油污染处理的研究提供菌种资源,对其降解功能基因的研究将为微生物-多环芳烃高效修复体系提供重要的理论依据。     

嗜麦芽寡养单胞菌D2株单加氧酶基因的克隆与表达

构建嗜麦芽寡养单胞菌D2株荧光素样单加氧酶基因表达克隆载体,并进行融合表达。PCR扩增出嗜麦芽寡养单胞菌D2菌株基因组DNA中包含单加氧酶基因约1300bp的核酸片段,将其克隆到T载体pMD-18中进行序列测定,所得序列申请并获得GenBank登记号(GQ122330)。DNA star软件分析发现该基因片段中含有一个996bp的完整开放读码框架(ORF),与GenBank中收录的S.maltophilia R551-3(CP001111/GenomeProject17107)和K279a(AM743169)的MO基因核酸序列同源性分别为90%和89%,氨基酸序列同源性分别为93%和90%。根据该ORF序列设计分别含有BamHⅠ和HindⅢ酶切位点的表达克隆扩增引物,PCR扩增、双酶切后将产物亚克隆到pET32a载体中,经过双酶切验证,证实成功获得了表达重组载体pET32a/MO;将其转化宿主菌E.coli BL21,IPTG诱导后成功表达出54.2ku的MO融合蛋白,为该酶进一步的功能研究和开发奠定了基础。     

1株高产蛋白酶嗜麦芽寡养单胞菌的分离鉴定及其酶学活性的研究

双齿围沙蚕消化道中分离1株高产蛋白酶菌株D2(CGMCC保藏号:1868),经形态学、生理学、16S rRNA基因序列测定及系统发育分析确定为嗜麦芽寡养单胞菌。Lowry法检测显示该菌株产酶能力为1104 U/mL,最佳产酶条件为pH 8.0、25℃培养48 h;酪蛋白酶图谱法和凝胶成像分析证实其蛋白酶分子量约为42 ku,在培养上清液中纯度大于97%;该酶对粗酶品比活性为301 U/mg,酶活性的最适pH值为9,是一种碱性蛋白酶;最适温度为60℃;在55℃以下及pH 6~10的环境中具有较好的稳定性。嗜麦芽寡养单胞菌D2株有望成为一种新的蛋白酶生产资源。     

嗜麦芽寡养单胞菌D2株smp基因缺失株的构建及鉴定

为深入研究smp基因的功能,需构建嗜麦芽寡养单胞菌D2株smp基因缺失株。首先,PCR扩增D2株smp基因上游、下游片段作为上下游同源臂,同时扩增获得氯霉素抗性(cat)基因,采用SOE-PCR方法将各片段连接,然后双酶切后克隆入自杀质粒pEX18Tc,构建获得重组自杀质粒pEX18Tc-Δsmp/cat,并转化入大肠埃希菌SM10λpir。通过接合将重组自杀质粒转入嗜麦芽寡养单胞菌D2野生株,经同源重组以cat基因替换野生株的smp基因,链霉素和氯霉素双抗培养基筛选接合子,15%蔗糖选择培养基筛选smp基因缺失株。PCR、酶切和测序验证重组自杀质粒pEX18Tc-Δsmp/cat构建正确,缺失株的分泌蛋白经12%SDS-PAGE证实嗜麦芽寡养单胞菌D2株smp基因缺失株失去表达SMP蛋白的能力。结果显示成功获得smp基因缺失的嗜麦芽寡养单胞菌D2株,为进一步研究其功能和胞外分泌途径奠定基础。     

嗜麦芽寡养单胞菌脂多糖对斑点叉尾免疫保护作用

嗜麦芽寡养单胞菌(Stenotrophomonas maltophilia)是近年来引起斑点叉尾高致死性、传染性疾病的主要病原之一。为了研究嗜麦芽寡养单胞菌脂多糖对斑点叉尾的免疫保护作用,实验选用了400尾健康斑点叉尾,随机分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个组,每组用鱼100尾,每组下设两个重复,每个重复用鱼50尾,以腹腔注射的方式分别向Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个组的斑点叉尾注射嗜麦芽寡养单胞菌脂多糖、无花果多糖加脂多糖、全菌灭活苗和生理盐水,在试验第0、第28天时分别进行首次免疫和加强免疫,试验期间每隔7d,对试验鱼的血液白细胞杀菌活性、补体C3含量、IgM含量和血清凝集效价滴度进行测定;试验第49天时进行活菌攻毒。结果表明,首免后,接种脂多糖、无花果多糖加脂多糖的试验鱼血清凝集效价滴度明显升高,白细胞杀菌活性、补体C3含量、IgM含量也明显增加;加强免疫后,脂多糖、无花果多糖加脂多糖的试验鱼血清凝集效价滴度峰值分别为1∶256和1∶512,白细胞杀菌活性峰值分别为0.565和0.511,补体C3含量峰值分别0.194和0.180mg/mL,IgM含量峰值分别1.415和1.464mg/mL,免疫保护率分别为70.0%和65%。嗜麦芽寡养单胞菌脂多糖和脂多糖+无花果多糖受免鱼的上述指标均显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)地高于生理盐水注射组,这两者的免疫保护效果优越于全细胞灭菌苗。     

嗜麦芽窄食单胞菌OUC_Est10全基因组测序及脂类水解酶多样性分析

[目的]本研究的目的是研究嗜麦芽窄食单胞菌OUC_Est10中脂类水解酶的多样性。[方法]使用离子交换层析、全基因组测序和异源表达三种方法研究嗜麦芽窄食单胞菌OUC_Est10中脂类水解酶的多样性。[结果]离子交换层析结果显示嗜麦芽窄食单胞菌OUC_Est10可以分泌多种脂类水解酶。通过全基因组测序,我们给出了该菌的全基因组序列,该基因组大小为4668743 bp,GC含量为66.25%。通过详细的基因组序列分析,我们从该基因组中找到33个可能具有脂类水解酶活性的假定基因。通过异源表达OUC_Est10中的5个假定脂类水解酶基因,来研究其催化特性的多样性,结果显示这些脂类水解酶具有不同的催化特性。[结论]我们证明了嗜麦芽窄食单胞菌OUC_Est10拥有多样的脂类水解酶,这暗示了它在不同领域中的应用潜力。     

In vitro bactericidal activity of the N-terminal fragment of the frog peptide esculentin-1b (Esc 1–18) in combination with conventional antibiotics against Stenotrophomonas maltophilia

In this study the bactericidal effect of the N-terminal fragment of the frog skin peptide esculentin-1b [Esc(1–18)] in combination with clinically used antimicrobial agents was evaluated against Stenotrophomonas maltophilia, either in standard conditions (phosphate buffer) or in the presence of human serum. A synergistic bactericidal effect was observed after a 24 h incubation when combinations of Esc(1–18) and amikacin or colistin were used against clinical strains of S. maltophilia with or without resistance to these antibiotics, both in buffer and in the presence of serum. An indifferent effect was observed when the peptide was combined with levofloxacin or ceftazidime. A synergistic effect was also observed at earlier time points when the peptide was used in combination with colistin. Sequential exposure of bacterial cells to Esc(1–18) and amikacin or colistin, or vice versa, indicated that while Esc(1–18) and colistin cooperated in enhancing the bactericidal effect of their combination, when Esc(1–18) was combined with amikacin, the peptide had a major role in initiating the bactericidal effect, while amikacin was required for the subsequent effector phase. Altogether, the results obtained indicate that exposure of S. maltophilia to sub-bactericidal concentrations of Esc(1–18) increases its susceptibility to amikacin or colistin and may also render resistant strains susceptible to these antibiotics.     

大肠杆菌的蛋白分泌机制

大肠杆菌的分泌蛋白定位于内膜、外膜、周质空间和胞外环境,它们在N端或C端带有一定的结构包含着分泌信号,这两类分泌蛋白在各自特定的一组蛋白因子的协助下跨越内膜,再通过目前尚不清楚的方式实现其最终定位.N端带有信号肽的分子在跨越内膜时得到Sec家族蛋白因子协助,信号肽在跨膜过程中可能被切除,该过程由ATP和电化学势提供能量.C端带分泌信号的分子主要受到Hly家族分子协助,一次穿过内膜和外膜而不经过周质空间.     

Effects of Culture Fluids and Preinduction of Chitinase Production on Biocontrol of Bipolaris Leaf Spot by Stenotrophomonas maltophilia C3

Control of leaf spot, caused by Bipolaris sorokiniana, on tall fescue and perennial ryegrass by Stenotrophomonas maltophilia C3 was enhanced in growth chamber and field experiments by application of bacterial cells in culture fluids as compared to phosphate buffer. C3 population levels on leaves were up to 0.8 log units higher when applied with culture fluid than with phosphate buffer. Although fluids alone were inhibitory to conidial germination and leaf spot development, there was a synergistic effect when combined with C3 cells. Fluids from broth cultures with chitin as the carbon source were more inhibitory than those containing glucose, and the suppressiveness of a culture fluid was related to the age of the culture from which it was collected. Both of these effects were associated with the production of high levels of chitinase (EC 3.2.1.14), protease (EC 3.4.21-24), β-1,3-glucanase (EC 3.2.1.58), and lipase (EC 3.1.1.3) in the fluid. Culture fluids had a durable protective effect, inhibiting disease development even when applied 9 days before inoculation, and had a therapeutic effect if applied within 3 days after inoculation. When chitin was applied with C3 cells preinduced or noninduced for chitinase production (i.e., grown on chitin-containing or chitin-lacking media, respectively) biocontrol efficacy was significantly increased over either cell type without chitin, but the addition of chitin did not always increase colonization by C3. In general, preinduced cells were more effective than noninduced cells. The most effective field treatment was the combination of chitin with induced cells in culture fluid.     

枯草芽胞杆菌蛋白质表达分泌系统发展及展望

枯草芽胞杆菌作为革兰阳性模式菌株是基础研究和工业应用的常用宿主细胞。介绍了枯草芽胞杆菌中蛋白合成和分泌过程中的重要步骤及重要调控位点。在枯草芽胞杆菌蛋白表达及分泌系统中,可以针对目标基因在体内的转录、翻译、折叠、转运和菌株改造等方面对表达分泌系统进行优化改良,针对不同的目标蛋白,可进行不同优化模块的组装和拼搭,以达到针对目标蛋白产物定制化地提高产量和分泌量的目的。在未来,随着基因编辑和合成生物技术的发展,菌株改良策略的不断优化,枯草芽胞杆菌将会在工业生产蛋白质制品领域发挥更大的应用价值。     

苹果乙烯不敏感基因EIN2片段的克隆及序列分析

分别以苹果果实总DNA和cDNA为模板,采用PCR、RT-PCR方法扩增、克隆乙烯不敏感基因(ethyleneinsensitive 2,EIN2),并利用生物信息学方法分析其核苷酸序列和蛋白质结构。结果表明:(1)以DNA和cDNA为模板的扩增结果完全相同,扩增的EIN2基因片段为4 378bp,尚未发现有内含子,开放阅读框全长3 282bp,编码1 093个氨基酸;苹果EIN2相对分子质量为118.9kD,等电点为5.52,其蛋白可能为脂溶性疏水蛋白。(2)所克隆苹果EIN2基因编码的氨基酸序列与拟南芥(AAD41077.1)、碧桃(ACY78397.1)和葡萄(CAN66374.1)EIN2基因编码的氨基酸序列一致性分别为52%、79%、62%。(3)构建的EIN2基因进化树显示,拟南芥、小盐芥、甜瓜、杨毛果EIN2基因亲缘关系较近,聚为一类;葡萄为一类;蒺藜苜蓿为一类;碧桃、矮牵牛、西红柿聚为一类;苹果单独为一类。而且苹果EIN2基因与碧桃等同源基因的亲缘关系相对较近,与拟南芥、小盐芥同源基因的亲缘关系相对较远。     

续随子ElFAD2基因的序列及表达特性分析

为了研究油酸脱氢酶(FAD2)基因ElFAD2对续随子(Euphorbia lathyris L.)中不饱和脂肪酸合成的调控作用,该研究在续随子转录组数据的基础上经筛选获得ElFAD2基因序列,并对其序列及表达特性进行分析。序列分析结果显示,ElFAD2基因全长1 907 bp,ORF长1 152 bp,共编码383个氨基酸,包含有典型的脂肪酸去饱和酶结构域。续随子ElFAD2蛋白理论等电点为8.08,属于稳定蛋白,包含4个跨膜区和3个保守的组氨酸簇。基于FAD2的系统发育分析表明,续随子与同科植物乌桕(Triadica sebifera L.)的亲缘关系最近。荧光定量PCR分析发现,ElFAD2基因在不同器官中均有表达,且在花后15 d的种子中表达量最高,在叶与花后30 d及45 d种子中的表达量相当,而在根、茎、花中的表达量最低。该研究结果为深入探讨续随子ElFAD2基因的生物学功能提供了基础数据,也为解析续随子种子中脂肪酸合成的分子机制奠定了基础。     

4种薯蓣属植物的psbA-trnH片段序列分析

对4种薯蓣属(Dioscorea)植物——小花盾叶薯蓣(D.sinoparviflora C.T.Ting.)、盾叶薯蓣(D.zingiberensis C.H Wright.)、黄独(D.bulbifera L.)和薯蓣(D.polystachya Turczaninow) 共22个植物类群的叶绿体psbA-trnH基因区进行PCR扩增并测序,获得了该区间的完整序列,小花盾叶薯蓣的psbA-trnH片段全长589~593 bp,盾叶薯蓣全长为575~599 bp,黄独全长为372 bp,薯蓣全长为355~368 bp。将所得序列用Bayesian推断其系统发育关系,结果发现psbA-trnH片段不能够完全区分4种薯蓣属植物种间和种内的各个分类群(不同产地),且不能区分盾叶薯蓣与小花盾叶薯蓣;推测薯蓣的演变过程可能与人工驯化有关,黄独与栽培薯蓣的亲缘关系较近,而与野生薯蓣的亲缘关系较远。