大肠杆菌转录后调控蛋白CsrA的C末端具有抑制十字花科黑腐病菌胞外蛋白酶活性的功能

CsrA(在有些细菌例如十字花科黒腐病菌中也称为RsmA,统称CsrA/RsmA)是一类在细菌中广泛分布而且氨基酸序列非常保守的RNA结合蛋白。研究表明,CsrA/RsmA作为转录后全局调控因子参与了包括细胞碳代谢、次生代谢、运动性、生物被膜形成以及动植物病原菌的致病过程等许多细胞过程的调控。CsrA/RsmA在不同的细菌中的生物学功能各有异同。在大肠杆菌中,CsrA的主要功能是控制细胞的碳代谢、运动性和生物被膜形成;而在十字花科黑腐病菌(Xanthomonas campestris pathovar campestris,Xcc)中,CsrA的同源蛋白RsmA的主要功能除了控制碳代谢、运动性和生物被膜形成外,还控制致病性和胞外酶的产生。大肠杆菌的CsrA(CsrAE.coli)是否具有XccRsmA(RsmAXcc)的功能?为了回答这个问题,我们用大肠杆菌的csrA基因(csrAE.coli)互补Xcc的rsmA基因(rsmAXcc)的缺失突变体DM2506。结果显示,csrAE.coli能够互补DM2506的所有表型,说明CsrAE.coli具有RsmAXcc的全部功能。更重要的是,我们发现,无论是rsmAXcc突变体还是野生型菌株,导入表达CsrAE.coli的质粒后均导致其致胞外蛋白酶活性的严重下降,证明CsrAE.coli具有抑制Xcc胞外蛋白酶活性的作用。进一步的实验证实,CsrAE.coli的C末端第53～61位氨基酸残基具有抑制Xcc胞外蛋白酶活性的功能。     

十字花科黑腐病菌全局转录后调控蛋白RsmA抑制胞外蛋白酶产生

胞外蛋白酶、胞外淀粉酶和胞外纤维素酶是十字花科黑腐病菌(Xanthomonas campestris pv.campestris,Xcc)的重要致病因子,它们的表达受到严格的调控。本实验室之前的研究发现,在Xcc8004菌株中,编码全局转录后调控蛋白RsmA的基因rsmA缺失导致胞外淀粉酶和胞外纤维素酶产量显著下降,但不影响胞外蛋白酶的产量。因此认为,RsmA正向调控胞外淀粉酶和胞外纤维素酶的产生,而不调控胞外蛋白酶的产生。为了进一步明确RsmA是否参与胞外蛋白酶的表达调控,本研究构建了rsmA的过量表达株OErsmA,检测了其胞外蛋白酶产量,并和带有空的过表达载体的野生型菌株(WT/pB)的胞外蛋白酶产量进行了比较。结果发现,OErsmA的胞外蛋白酶产量比WT/pB的显著下降,证明RsmA具有抑制胞外蛋白酶产生的功能。Northern杂交结果显示,主胞外蛋白酶基因prtA的mRNA积累量在OErsmA和WT/pB中没有明显差异。而凝胶阻滞实验(electrophoretic mobility shift assay, EMSA)结果显示,(His)₆-RsmA能...     

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.     

十字花科黑腐病菌的XC1193基因与致病相关

十字花科黑腐病菌(Xanthomonas campestris pv.campestris,Xcc)是一种重要植物病原细菌,在全球范围内侵染十字花科植物引起黑腐病,其σ因子在基因表达中起到重要调节作用。XC1193基因在Xcc 8004菌株编码一个σ~70因子,为进一步研究该σ因子在Xcc中的调控作用,利用自杀质粒p K18mobsac B构建了XC1193基因的缺失突变体DM1193。与野生型菌株的比较发现,XC1193基因突变不影响菌体在丰富培养基和基本培养基上的生长;突变体的胞外蛋白酶、纤维素酶、淀粉酶等生化表型也与野生型一致;植株实验表明XC1193突变不影响过敏反应。采用剪叶接种法进行致病性检测,突变体致病力与野生型一致。而采用喷雾接种法,突变体致病力显著降低,互补菌株致病力恢复至野生型水平。结果表明,该σ因子在十字花科黑腐病菌致病过程中发挥作用,并与Xcc侵染寄主的早期事件有关。     

温度对假单胞rsmA突变株M-18R合成Plt和PCA的区别性影响

次生代谢物阻遏蛋白(Repressor of secondary metabolite,Rsm)A是一种全局性调控因子,与mRNA的RBS结合,转录后水平上抑制基因翻译。运用同源重组技术,构建了假单胞茵(Pseudomonas sp．)M-18的rsmA突变菌株M-18R。在37℃、28℃恒温和短期升温(37℃、4h培养,转28℃继续培养)条件下,比较野生株M-18和突变株M-18R生物合成藤黄绿菌素(Plt)和吩嗪-1-羧酸(PCA)的量。在37℃条件下,M-18和M-18R合成这两种抗生物质的能力几乎受到完全抑制。在28℃条件下,M-18R合成P11的量约为野生型M-18的10倍,达到270μg／mL,但是合成PCA的量仅为野生型的50％。经短期升温培养,M-18的Plt合成量明显下降,PCA产量降低不显;相反,M-18R合成Plt的量达到400μg／mL,但PCA产量的变化仍不明显。推测,M-18菌株细胞内存在着某种与RsmA相关联的温度敏感因子,在RsmA缺失条件下,作为专一性激活剂促进Plt的生物合成,但是,并不参与对PCA合成的调控。     

CodY在单核细胞增生李斯特菌运动和毒力方面的作用

目的:探究全局性转录调控因子CodY在单核细胞增生李斯特菌(Listeria monocytogenes,Lm)鞭毛运动和细菌毒力方面的作用。方法:通过同源重组的方法敲除Lm染色体上CodY的编码基因codY并成功构建缺失菌株的回复菌株;利用平板泳动法观测鞭毛运动的变化,RT-qPCR检测与鞭毛运动相关基因的转录表达;比较野生型菌株EGDe与CodY缺失菌株对细菌溶血活性、棉铃虫幼虫的半致死剂量和主要的毒力因子LLO和毒力基因调控蛋白PrfA转录表达的影响。结果:同野生型菌株相比,CodY缺失菌株鞭毛运动和相关基因,以及主要的毒力因子LLO和PrfA的转录表达显著降低(P≤0.01),溶血活性显著降低(P≤0.01),对棉铃虫幼虫的半致死剂量上升了5.8倍。结论:CodY在Lm鞭毛运动和细菌毒力调控方面具有重要作用。     

RNA结合蛋白HuR通过其RNA识别模体调节hsa-let-7c表达（英文）

微小RNA(microRNAs,miRNA)是一种短链的非编码RNA,它通过抑制RNA的翻译或促进RNA的降解调控多种细胞活动和机体的发育。机体主要通过转录和转录后两个层面对miRNA的表达进行调控,其中对miRNA转录水平的调控决定了miRNA表达的特异性,而目前我们对其转录后调控的机制还知之甚少。本研究旨在证实RNA结合蛋白HuR是否通过与pri-miRNA中富含AU的序列相结合调节miRNA的表达。利用生物信息学方法对pri-miRNA中的AUUUA模体进行筛查,发现在hsa-let-7c下游富含AUUUA模体,而hsa-miR-21则不具备这一模体。通过转染HuR质粒到HEK293T细胞构建过表达模型,然后用Western blot和real-time PCR分别检测HuR蛋白和miRNAs表达水平。结果显示,过表达HuR能够促进成熟hsa-let-7c而非hsa-miR-21表达。而过表达缺失RNA识别模体3(RNA recognition motif,RRM3)的突变体HuR则不能促进hsa-let-7c的表达。以上结果提示RRM3是HuR介导成熟hsa-let-7c表达的关键序列,而HuR在调控miRNA生物合成中可能扮演了一种新的角色,即在转录后水平调节miRNA的表达。     

菲白竹组培苗白化、绿化突变体的超微结构及15个叶绿体编码基因的表达

以菲白竹（Pleioblastus fortunei）组培苗绿化突变体及经60Coγ射线辐射获得的白化突变体为实验材料,从生长特性、超微结构及15个叶绿体编码基因的拷贝数及转录水平方面进行了研究。结果显示,白化突变体具有分化不定芽和不定根的能力,其叶肉细胞中叶绿体缺失或结构不完整,基因拷贝数与野生型无明显差异,部分基因转录水平低于野生型,psbA基因的转录水平高于野生型。绿化突变体叶色一致且能稳定遗传,与野生型绿色组织细胞的超微结构相比,其叶绿体基粒片层数量少,结构松散,基因拷贝数低或相当于野生型,多数叶绿体编码基因转录水平较野生型呈下调趋势,atpI基因转录水平高于野生型。psaA基因在两种突变体中均不表达,仅在野生型中有微弱表达。     

防御假单胞菌双突变体H78ΔrsmA/E中hmgA基因对藤黄绿菌素生物合成的抑制

【背景】防御假单胞菌(Pseudomonas protegens) H78是分离于油菜根际的一株生防菌,其能合成藤黄绿菌素(pyoluteorin,Plt)等多种广谱抗生素,H78的rsmA/E双突变体中Plt合成被完全抑制。【目的】通过转座子诱变技术,筛选H78ΔrsmA/E双突变体中重新激活Plt合成的下游调控因子。【方法】通过同源重组的方法在pltL基因下游插入红色荧光蛋白(redfluorescentprotein,RFP)基因来指示Plt操纵子表达的激活情况;利用转座子随机插入突变、半随机PCR技术筛选并定位目标基因;通过基因回补等方法进一步验证基因功能。【结果】从约2万株H78ΔrsmA/E的转座子突变体中筛选到一株高产Plt和某种黑色素的菌株,并确定其插入位点为hmgA基因,hmgA基因回补能重新抑制H78ΔrsmA/E的Plt合成。【结论】假单胞菌双突变体H78ΔrsmA/E中hmgA基因对Plt的合成存在强烈抑制作用,是潜在的RsmA/E下游调控基因。本研究为进一步阐明Plt合成的调控机制与网络及通过基因工程提高Plt产量奠定了基础。     

大肠杆菌严谨型RNA聚合酶的筛选及体内转录活性测定

利用选择性培养基筛选大肠杆菌自然突变菌株,经噬菌体P1转导和蛋白质互补试验,发现一株突变体(LCH001)的突变基因发生在编码RNA聚合酶β′亚基的rpoC基因上,经DNA序列分析,发现突变位点发生在第3406个碱基上,由G变成了T,导致编码的氨基酸由甘氨酸(GGT)变成半胱氨酸(TGT)。体内转录试验表明该突变RNA聚合酶转录严谨型启动子控制基因的活性显著降低,其β-半乳糖苷酶的活性是野生型菌株的18%,而转录非严谨型启动子控制基因的活性显著提高,其β-半乳糖苷酶的活性约是野生型菌株的5倍。研究结果对探讨RNA聚合酶结构与功能的关系以及RNA聚合酶在细菌严谨反应过程中的作用具有重要意义。     

耻垢分枝杆菌转录因子Ms6174广泛调控功能的鉴定及其调控生物被膜形成的机理研究

在前期研究中,利用耻垢分枝杆菌(Mycobacterium smegmatis)转座插入突变体文库筛选并鉴定到的转录因子的编码基因ms6174突变后影响了其细菌菌落表面形态。利用凝胶阻滞迁移实验(electrophoretic mobility shift assay, EMSA)和β-半乳糖苷酶活性实验证实了Ms6174直接负调控其自身所在基因簇的表达。同时,利用EMSA实验、DNaseⅠ酶切实验以及蛋白质与染色质DNA荧光共定位等实验发现Ms6174具有拟核结合蛋白的特性,即Ms6174是耻垢分枝杆菌中新的拟核结合蛋白。进一步通过转录组测序分析发现,相较于耻垢分枝杆菌野生型菌株,ms6174敲除菌株中有682个基因的表达水平发生了显著变化,其中有387个基因上调表达,295个基因下调表达,142个脂质代谢相关基因的表达水平发生变化。最后,检测并比较了耻垢分枝杆菌ms6174敲除突变体菌株与野生型菌株的菌落形态与生物被膜形成的差异,发现敲除ms6174后耻垢分枝杆菌的菌落表面褶皱与气液表面生物被膜增多,因此,转录因子Ms6174负调控耻垢分枝杆菌生物被膜的形成。综上,本研究鉴定了分枝...     

拟南芥AtR8 lncRNA对盐胁迫响应及其对种子萌发的调节作用

长链非编码RNA(lncRNA)是一类长度大于200个核苷酸且不编码蛋白质的非编码RNA,主要由RNA聚合酶II转录生成,大量存在于生物体内并具有多种生物学功能。AtR8 lncRNA是拟南芥(Arabidopsis thaliana)中RNA聚合酶III转录的长链非编码RNA。前期研究发现,水杨酸(SA)处理诱导萌发种子中AtR8 lncRNA的表达, AtR8 lncRNA缺失抑制SA胁迫下的种子萌发。进一步研究发现, AtR8 lncRNA转录区域内存在保守的盐胁迫响应元件(TCTTCTTCTTTA); NaCl处理抑制萌发种子中AtR8 lncRNA的表达;与野生型相比,高浓度NaCl处理明显抑制了atr8 (AtR8 lncRNA部分缺失型拟南芥)种子萌发。研究结果表明, AtR8 lncRNA在拟南芥种子萌发期的盐胁迫中起重要作用。     

黄瓜花叶病毒2b蛋白C末端无抑制局部RNA沉默的活性

目的:黄瓜花叶病毒 (Cucumber mosaic virus,CMV) 编码的2b蛋白具有RNA沉默抑制子的功能,其C末端氨基酸序列非常保守。为了明确2b蛋白C末端保守序列在RNA沉默抑制中的作用,构建了CMV Q株系野生型2b及其C末端缺失突变体2b^delC的植物瞬时表达载体。通过农杆菌共渗滤法对野生型2b及其C末端突变体的沉默抑制子活性进行了分析。结果与结论:烟草接种叶片中野生型2b及其C末端突变体的Western blot检测表明,野生型2b蛋白与其C末端突变体在植物中积累水平变化不大,说明2b蛋白C末端氨基酸残基在维持2b蛋白在植物细胞中的稳定性方面无作用。在整株、细胞和分子水平上分别比较了野生型2b及其突变体2b^delC对共表达GFP的表达量影响,结果表明在所有的测定结果中二者均无明显地差异,说明2b蛋白C末端94-111位氨基酸在抑制局部RNA沉默上无生物学活性,讨论推测C末端应不存在与小RNA结合的结构域。     

菲白竹组培苗白化、绿化突变体的超微结构及15个叶绿体编码基因的表达

以菲白竹(Pleioblastus fortunei)组培苗绿化突变体及经⁶⁰Co γ射线辐射获得的白化突变体为实验材料, 从生长特性、超微结构及15个叶绿体编码基因的拷贝数及转录水平方面进行了研究。结果显示, 白化突变体具有分化不定芽和不定根的能力, 其叶肉细胞中叶绿体缺失或结构不完整, 基因拷贝数与野生型无明显差异, 部分基因转录水平低于野生型, psbA基因的转录水平高于野生型。绿化突变体叶色一致且能稳定遗传, 与野生型绿色组织细胞的超微结构相比, 其叶绿体基粒片层数量少, 结构松散, 基因拷贝数低或相当于野生型, 多数叶绿体编码基因转录水平较野生型呈下调趋势, atpI基因转录水平高于野生型。psaA基因在两种突变体中均不表达, 仅在野生型中有微弱表达。     

6s RNA对Pseudomonas protegens H78抗生素合成的调控

Pseudomonas protegens H78是本实验室从上海奉贤油菜根际分离得到的一株生防菌株,可以分泌多种抗生素和铁载体等次级代谢产物,6S RNA(ssrS编码产物)主要调控细菌DNA的转录过程。以H78菌株基因组DNA为模板,体外缺失体内同源重组构建H78 ssrS突变菌株,KMB培养基中测定菌体生长,进行藤黄绿菌素(Plt)发酵分析和pltL'-、prnA'-、pchD'-'lacZ表达酶活测定,分析6S RNA对H78抗生素生物合成等次级代谢的调控作用。与H78野生型比较,ssrS突变菌株Plt产量下降大约50%,pltL、pchD基因表达没有明显变化,prnA表达约为野生型的1.5倍,表明6S RNA对H78菌株的抗生素合成存在部分但不显著的调控作用。     

拟南芥AtR8 lncRNA对盐胁迫响应及其对种子萌发的调节作用

长链非编码RNA (lncRNA)是一类长度大于200个核苷酸且不编码蛋白质的非编码RNA, 主要由RNA聚合酶II转录生成, 大量存在于生物体内并具有多种生物学功能。AtR8 lncRNA是拟南芥(Arabidopsis thaliana)中RNA聚合酶III转录的长链非编码RNA。前期研究发现, 水杨酸(SA)处理诱导萌发种子中AtR8 lncRNA的表达, AtR8 lncRNA缺失抑制SA胁迫下的种子萌发。进一步研究发现, AtR8 lncRNA转录区域内存在保守的盐胁迫响应元件(TCTTCTTCTTTA); NaCl处理抑制萌发种子中AtR8 lncRNA的表达; 与野生型相比, 高浓度NaCl处理明显抑制了atr8 (AtR8 lncRNA部分缺失型拟南芥)种子萌发。研究结果表明, AtR8 lncRNA在拟南芥种子萌发期的盐胁迫中起重要作用。     

基于sRNA的氧化葡萄糖酸杆菌基因调控的研究北大核心CSCD

在氧化葡萄糖酸杆菌中建立一种调控基因表达的工具。通过顺式/反式作用的非编码小RNA与核糖体结合位点(RBS)的相互作用,在翻译水平上对氧化葡萄糖酸杆菌中目标基因的表达进行调控。以绿色荧光蛋白作为报告基因,在所构建的顺式调控系统中,插入RBS上游的顺式阻遏序列,能够在转录后与RBS形成茎环结构,从而抑制报告基因的表达。这一茎环结构能够被与顺式阻遏序列具有更高亲和力的抗阻遏序列打开,从而重启报告基因的翻译;在所构建的反式调控系统中,由独立启动子控制转录的非编码小RNA与RBS互补形成双链,通过阻碍核糖体与mRNA的结合抑制报告基因的表达。在此基础上,设计并导入了一系列反式作用的小RNA,实现了对氧化葡萄糖酸杆菌中内源基因pstI表达的抑制。本研究提供了一种在氧化葡萄糖酸杆菌中不同于传统基因敲除的调控基因表达的方法。     

基于sRNA的氧化葡萄糖酸杆菌基因调控的研究

在氧化葡萄糖酸杆菌中建立一种调控基因表达的工具。通过顺式/反式作用的非编码小RNA与核糖体结合位点(RBS)的相互作用,在翻译水平上对氧化葡萄糖酸杆菌中目标基因的表达进行调控。以绿色荧光蛋白作为报告基因,在所构建的顺式调控系统中,插入RBS上游的顺式阻遏序列,能够在转录后与RBS形成茎环结构,从而抑制报告基因的表达。这一茎环结构能够被与顺式阻遏序列具有更高亲和力的抗阻遏序列打开,从而重启报告基因的翻译;在所构建的反式调控系统中,由独立启动子控制转录的非编码小RNA与RBS互补形成双链,通过阻碍核糖体与mRNA的结合抑制报告基因的表达。在此基础上,设计并导入了一系列反式作用的小RNA,实现了对氧化葡萄糖酸杆菌中内源基因pstI表达的抑制。本研究提供了一种在氧化葡萄糖酸杆菌中不同于传统基因敲除的调控基因表达的方法。     

细菌非编码RNA及其分子伴侣Hfq

细菌在生存过程中要面对复杂多样的环境,在长期进化过程中,细菌逐渐形成不同的应答机制来感应环境信号的变化,并通过精确的基因表达来调控生理生化反应。基因表达调控可分为转录水平和转录后水平两个方面,对于细菌来说,非编码RNA在转录后调控上发挥着重要的作用,而大多数非编码RNA与靶标m RNA的相互作用过程又离不开Hfq蛋白的辅助。本文综述了非编码RNA的分类、调控特点,伴侣蛋白Hfq的结构、功能以及两者相互作用的机制,以期深入了解非编码RNA及其伴侣蛋白Hfq在转录后调控中发挥的作用。