新型渗透压调控的工业酵母启动子

摘要:【目的】筛选工业酵母Candida glycerinogenes渗透压调控性能优越的启动子,为工业酵母改造及转基因研究提供新途径。【方法】PCR扩增C. glycerinogenes新型系列启动子PCgPGI、PCgTPI、PCgZWF、PCgSTL1、PCgSTL2、PCgSTL3,利用生物信息学技术解析启动子序列中渗透压胁迫应答元件,构建包含gfp荧光蛋白报告基因和PCgPGI、PCgTPI、PCgZWF、PCgSTL1、PCgSTL2、PCgSTL3启动子的5.8S rDNA整合表达载体,通过荧光强度及mRNA转录的qRT-PCR测定结果检验各启动子活性强度及其受渗透压调控情况。【结果】启动子PCgSTL3包含多个STRE渗透压胁迫应答元件,在工业酵母中受渗透压调控更敏感,启动强烈,转录水平高,gfp表达量大。【结论】PCgSTL3是受渗透压调控能够实现外源基因可控表达的优良工业酵母启动子。     

荧光假单胞杆菌2P24中gacA、dsbA和phoP/phoQ基因对小RNA因子RsmZ的转录调控

Pseudomonas fluorescens 2P24是分离自麦田的植物病害生物防治菌株,产生抗生素2, 4-二乙酰基间苯三酚（2,4-diacetylphloroglucinol;2,4-DAPG）是其主要防病机制。菌株2P24中小RNA基因rsmZ正调控抗生素2,4-DAPG的产量。【目的】本文研究上游调控因子对RsmZ转录表达的影响,以进一步理解抗生素产生机制。【方法】构建了rsmZ: : lacZ的转录融合结构,将含有该结构的报告载体转入2P24的多个调控基因缺失突变体中,检测相应的缺失基因对rsmZ转录水平的调控作用。【结果】结果表明,反应调控因子GacA对rsmZ基因的转录具有正调控作用,二硫键合成蛋白DsbA对其负调控;双因子调控系统PhoP/PhoQ突变后,rsmZ基因的转录明显滞后。【结论】小RNA基因rsmZ在菌株2P24中受到多个基因的调控,并在信号传递网络中起到重要作用。     

光照与温度对拟南芥tak基因表达与LHC磷酸化的影响

TAK1和TAK2是拟南芥核基因编码的蛋白激酶,TAK1可能参与植物状态转换中LHCⅡ蛋白磷酸化的调控.根据TAK1蛋白序列,合成了一段含12个氨基酸残基的亲水短肽,与牛血清白蛋白(BSA)偶联并免疫家兔得到TAK1抗体.经免疫双扩散和蛋白质印迹检测,该多肽抗体效价和特异性较高.借助TAK1抗体以及磷酸化抗体进行杂交试验,结合特异引物进行半定量PCR,研究了光照与温度对拟南芥tak1和tak2基因表达的影响.结果表明,光强与温度调节LHCⅡ蛋白磷酸化,也会在转录水平和蛋白质水平上影响tak1和tak2基因表达.LHCⅡ蛋白磷酸化对光响应趋势与TAK1蛋白水平变化相同.此外,低光照促进tak2基因表达,tak2基因转录表达受温度的影响较小.tak1和tak2基因表达调控方式不同,可能与启动子响应元件的不同相关.     

灰葡萄孢菌AUR1基因内含子对肌醇磷脂酰神经酰胺合成酶表达的影响及致病性

【目的】AUR1编码的肌醇磷脂酰神经酰胺(IPC)合成酶是真菌鞘脂代谢的关键酶,在转录水平和翻译水平研究AUR1内含子对其基因表达的影响,以及AUR1内含子对相关致病因子的影响,为内含子调控基因表达的分子机制提供理论依据。【方法】实时定量PCR测定野生型灰葡萄孢菌(BcAUR1)和AUR1缺失115 bp内含子突变体(BcAUR1a)的mRNA表达量,高效液相层析测定IPC合成酶活性,分别采用辣根过氧化物酶法、邻苯三酚自氧化法、愈创木酚法和紫外分光光度法测定单位菌体的H2O2含量、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)的酶活力。【结果】突变体BcAUR1a的IPC合成酶基因cDNA测序结果表明,IPC合成酶无氨基酸突变。实时定量PCR和高效液相层析的结果表明BcAUR1a的AUR1基因mRNA表达量和IPC合成酶活力比野生型BcAUR1分别增加了50.2%和14.16%。短梗霉素A(AbA)显著刺激BcAUR1 H2O2、SOD、POD和CAT的分泌,但对BcAUR1a的这几种物质的分泌无显著影响。【结论】突变体BcAUR1a的AUR1基因在转录和翻译水平上表达上调,AbA显著增强野生型灰葡萄孢菌致病力,但对突变体影响较小。突变体产生了对AbA的抗性,推测AUR1基因内含子在AUR1基因表达调控中起转录抑制子的作用。     

BldM对密旋链霉菌Act12形态发育及抗生素合成的调控

【目的】以多效生防菌株——密旋链霉菌(Streptomyces pactum) Act12为研究材料，探究转录因子BldM对生防链霉菌Act12形态发育及抗生素合成的调控作用。【方法】通过基因工程手段构建bldM基因缺失突变株△bldM及过表达突变株OE-bldM，利用扫描电镜观察、抑菌实验、高效液相色谱检测和实时荧光定量PCR探究缺失突变株△bldM及过表达突变株OE-bldM与野生型(wild) Act12在形态发育、生长速率、寡霉素产量及抗病原菌能力等方面的差异。【结果】经测序验证bldM基因缺失突变体△bldM及过表达突变体OE-bldM均构建成功，其中△bldM寡霉素D产量明显降低且无法形成气生菌丝，而过表达突变株OE-bldM的气生菌丝更加密集，产孢更为丰富。与野生型菌株相比，OE-bldM的寡霉素D产量增加了23%，编码寡霉素核心合成酶基因的转录水平上调了2-3倍，抑菌活性显著增强。【结论】全局性转录调控因子BldM不但能影响Act12气生菌丝及孢子形成，并且参与正调控Act12寡霉素的合成，本研究结果为转录因子BldM的调控功能进行了新的挖掘和补充，并为后续深入研究密旋...     

mTOR信号途径与表观遗传关系的研究进展

mTOR(mammalian target of rapamycin)是雷帕霉素在哺乳动物细胞内作用的蛋白激酶, 通过PI3K/Akt信号磷酸化激活而调控细胞分裂、促进转录、信号翻译等, mTOR抑制剂具有抗肿瘤和免疫抑制的潜力, 已进入临床II期试验。DNA甲基化可沉默基因转录, 组蛋白磷酸化的动态变化主要影响信号传导通路中相关基因的转录, DNA甲基化和组蛋白共价修饰以及RNA干扰技术都是表观遗传修饰的方式, 可以调节mTOR信号途径蛋白激酶的表达, 激活或抑制mTOR也可以影响DNA甲基化和组蛋白磷酸化等。本文将对mTOR信号途径与表观遗传关系的研究进展作一综述。     

假单胞菌Pseudomonas fluorescens Pf0-1中转录调控因子SpfB负调控DNA磷硫酰化修饰（英文）

【目的】DNA磷硫酰化修饰是DNA骨架上非桥接的氧原子以序列选择性和R-构型被硫取代的一种新型DNA修饰。目前,磷硫酰化修饰在多种细菌、古生菌以及人类致病菌中多有发现,但其分子调控机制尚不清楚。为了全面解析磷硫酰化修饰的调控机制,本文选择荧光假单胞菌Pf0-1为研究对象,开展了其DNA磷硫酰化修饰的调控机制研究。【方法】首先,构建了spfB基因缺失和回补菌株,使用碘能特异性断裂磷硫酰化修饰DNA的方法,研究了该基因缺失对修饰表型的影响。利用cDNA在相邻同方向的基因间隔区进行PCR,确定了磷硫酰化修饰基因簇spf BCDE内的共转录单元。通过荧光定量RT-PCR,分析了spfB基因缺失突变株中磷硫酰化修饰基因的转录量。利用异源表达并纯化得到的重组蛋白SpfB进行了体外功能研究。通过EMSA实验,验证了SpfB蛋白具有与spfB启动子序列结合活性。通过DNase I footprinting实验,精确定位了Spf B蛋白与DNA结合序列。【结果】spf B基因的缺失加剧了磷硫酰化修饰DNA断裂所致电泳条带弥散的表型,spf B基因的回补能够恢复该表型,证明spf B基因负调控磷硫酰化修饰。鉴定了spf基因簇中只含有1个共转录单元,且该共转录单元在?spfB突变株中转录水平明显上升。通过EMSA和DNase I footprint实验,检测了SpfB蛋白与磷硫酰化修饰基因spf BCDE的启动子区域5′-TGTTTGT-3′相结合。【结论】SpfB作为转录调控因子负调控磷硫酰化修饰基因spf BCDE的表达,为解析磷硫酰化修饰的调控机制和全面理解基因组上的部分修饰特征奠定了基础。     

青枯菌Rsc1285参与III型分泌系统及致病力的调控

摘要:【目的】研究青枯菌Rsc1285参与调控其III型分泌系统(Type III secretion system,T3SS)及致病力的途径。【方法】通过基因敲除、基因互补等研究Rsc1285对T3SS基因表达和致病力的影响。【结果】青枯菌rsc1285基因缺失突变体对寄主西红柿植株的致病力明显减弱,其hrpB、T3SS等基因表达水平较野生型明显降低,但hrpG、prhG的表达不受影响。【结论】青枯菌通过一个全新的途径利用Rsc1285调控hrpB及T3SS的转录表达并决定其致病力。     

苏云金芽胞杆菌rocE基因的转录调控

【目的】rocE基因编码精氨酸降解途径中的精氨酸通透酶,通过分析苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt) rocE基因的转录活性,明确rocE基因的转录调控机制。【方法】通过RT-PCR确定rocE基因所在基因簇的转录单元;β-半乳糖苷酶活性测定分析rocE基因启动子(ProcE)的转录活性;采用同源重组技术敲除BtHD73菌株的rocE基因;通过融合His标签的方法在大肠杆菌中表达纯化RocR蛋白的HTH结构域;通过凝胶阻滞实验明确RocR与rocE基因启动子的结合作用。【结果】在M9培养基中,精氨酸可诱导ProcE的转录活性;在SSM培养基和精氨酸诱导培养基中,与出发菌株HD73相比,ProcE在sigL (编码Sigma54因子)突变体和rocR突变体中的转录活性显著下降。RocR-HTH蛋白与ProcE有结合作用。rocE基因的缺失对菌体生长和Cry1Ac蛋白产量无显著影响。rocE缺失突变体的芽胞形成率为65.5%,HD73出发菌株为85.7%,显著性分析结果表明差异显著(P0.05)。【结论】rocE基因的转录活性受Sigma54的控制,并受RocR正调控。rocE基因的缺失影响菌株的芽胞形成率。     

用于细胞水平家蚕转录调控元件研究的简单基础启动子的构建

【目的】本研究致力于构建一种能够在家蚕Bombyx mori细胞水平稳定表达的简单基础启动子,从而更准确地反映单一转录调控元件对基因启动子活性的影响,为研究家蚕乃至其他昆虫的基因转录调控奠定基础。【方法】本研究在本课题组已报道的能在家蚕细胞中稳定表达且基本不含上游转录调控元件的BmVgP78M启动子的基础上,通过PCR技术在其上游添加一定长度的间隔序列和能够应答20-羟基蜕皮激素(20E)且增强启动子活性的BrC-Z2转录因子结合基序(BrC-Z2 element, BrC-Z2E);通过基因克隆技术构建细胞转染载体;通过细胞转染技术和双荧光素酶报告基因系统检测启动子活性的变化。【结果】通过在BmVgP78M启动子上游添加28 bp间隔序列,成功构建了一个简单基础启动子,命名为VgP78ML,并证明其为可用于研究目标转录调控元件的简单基础启动子。经实验验证表明,该简单基础启动子不仅可以在家蚕细胞中稳定表达,且其本身活性不受20E及转录因子BrC-Z2的影响;当该启动子上游连接BrC-Z2E时,可以显著地应答20E及BrC-Z2转录因子,从而调控报告基因的表达。【结论】VgP78ML能够作为简单基础启动子应用于细胞水平对家蚕基因转录调控进行研究。同时,其构建方法也为其他物种构建研究转录调控的简单基础启动子提供了参考。     

苏云金芽胞杆菌3-羟基丁酮代谢基因簇的转录调控

摘要:【目的】通过分析苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis)3-羟基丁酮代谢基因簇aco的转录调控和acoR突变体的表型特征,明确aco基因簇的转录调控机制和对芽胞产量及Cry蛋白产量的影响。【方法】通过生物信息学方法分析aco基因簇的结构,RT-PCR分析基因簇的转录单元,采用同源重组技术敲除苏云金芽胞杆菌HD73菌株的acoR 基因,利用启动子融合lacZ的方法分析启动子的转录活性。利用总蛋白定量确定Cry1Ac蛋白产量。【结果】aco基因簇由acoABCL 4个基因组成,形成一个转录单元。aco基因簇的启动子PacoA转录活性在sigL(编码Sigma 54因子)和acoR突变体中均明显降低。acoR基因的缺失对菌体生长和Cry1Ac蛋白产量无显著影响,但使菌体运动能力减弱,使芽胞产量略有下降,并且不能利用3-羟基丁酮。【结论】aco操纵子受Sigma 54控制,并由AcoR激活,aocR基因的缺失影响菌体对3-羟基丁酮的利用,但对Cry蛋白产量无显著影响。     

白假丝酵母CFL1基因通过转录调控参与氧化压力应答

【背景】CFL1基因是白假丝酵母高铁还原酶基因,介导胞外铁离子的还原,在白假丝酵母胞内铁稳态的维持方面发挥着重要作用。【目的】研究CFL1基因调节氧化压力应答的分子机制。【方法】采用液体培养及巨噬细胞模型,测定CFL1缺失对氧化压力耐受性和杀伤巨噬细胞能力的影响;使用羟基自由基清除剂二甲基亚砜(DMSO)分析其对缓解氧化压力敏感性的影响;采用实时荧光定量PCR分析CFL1缺失对氧化压力应答基因表达的影响;采用过氧化氢酶(CAT)活性测定方法研究CFL1缺失对CAT1基因表达的影响;通过构建WT-CAT1-GFP和cfl1Δ/Δ-CAT1-GFP菌株分析过氧化氢酶基因过表达对cfl1Δ/Δ氧化压力敏感性的影响。【结果】白假丝酵母CFL1基因的缺失会造成杀伤巨噬细胞能力的减弱,氧化压力应答基因表达的下降。过氧化氢酶基因的过表达则能恢复与野生型几乎一致的氧化压力水平。【结论】CFL1基因通过转录调控参与白假丝酵母氧化压力应答过程。     

转录调控因子OxyRxoo对水稻白叶枯病菌H2O2降解途径的调控作用

摘要：【目的】为了阐明水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzae, 简称Xoo)转录调控因子OxyRxoo对过氧化氢(H2O2) 降解途径的调控作用。【方法】本研究对推导的H2O2识别调控基因oxyRxoo进行了基因克隆、序列分析、缺失突变和互补试验及其相关表型的鉴定。【结果】克隆的oxyRxoo基因序列与其它几种病原黄单胞菌的同源序列高度保守。OxyRxoo是LysR家族成员之一,具有PBPb结构域和DNA结合保守结构域(HTH)。用标记交换法构建了△oxyRxoo基因缺失突变体。与野生型菌株PXO99A相比,尽管△oxyRxoo在离体培养条件下的生长无明显变化,但H2O2抗性显著地降低,过氧化物酶(CAT)活性明显下降,基因互补可以使之恢复; 过氧化物酶基因表达下调, oxyRxoo自身表达显著上调。【结论】OxyRxoo作为一个重要转录调控因子,调控了Xoo的 H2O2降解途径。     

DegU负调控地衣芽胞杆菌普切明酸的合成及分泌

普切明酸是地衣芽胞杆菌合成并分泌的一种铁离子螯合剂,是细胞维持铁稳态的重要介质。【目的】揭示转录调控因子DegU在调控普切明酸的合成及分泌过程中的作用。【方法】以地衣芽胞杆菌DW2为出发菌株,构建degU缺失菌株DW2ΔdegU和过表达菌株DW2::Pbay-degU,通过产物检测、转录水平检测、凝胶阻滞分析和GFP报告蛋白表达分析等方法分析DegU对普切明酸合成、分泌及调控因子基因的转录调控机制。【结果】DW2ΔdegU的普切明酸产量相比于DW2提高了56.8%,而DW2::Pbay-degU相比于DW2菌株则下降83.7%。同时,degU缺失后,普切明酸合成酶基因yvm C和转运蛋白基因yvm A的转录水平分别上升为DW2的2.85倍和2.71倍,yvmC和yvmA的负调控因子基因yvmB的转录水平则下降为DW2的0.35倍;而在DW2::Pbay-degU菌株中,yvmC和yvmA的转录水平分别下降为DW2的0.47倍和0.24倍,yvmB的转录水平则上升为DW2的1.78倍。凝胶阻滞分析和GFP报告蛋白表达分析表明,DegU可以直接与PyvmC和PyvmB启动子结合,但是与yv...     

ECF-σ^5因子参与阿维链霉菌中阿维菌素合成和环境胁迫的研究北大核心CSCD

【目的】研究阿维链霉菌中ECF-σ^5子对阿维菌素合成、形态分化和环境胁迫的调控,为揭示阿维菌素生物合成的调控机制和ECF-σ因子的调控网络提供依据。【方法】构建sig5基因缺失、回补和过表达菌株,通过形态观察和摇瓶发酵实验初步确定σ^5形态分化、菌体生长和阿维菌素合成的影响。进一步通过RT-q PCR、EMSA和Ch IP实验寻找确定σ^5靶基因,再通过胁迫实验揭示σ^5能参与的胁迫反应。【结果】对sig5相关突变株的摇瓶发酵和形态观察结果表明,σ^5阿维菌素合成具有抑制作用,但不影响菌体生长和形态分化。sig5基因缺失导致阿维菌素生物合成途径特异性正调控基因ave R和结构基因ave A1的转录水平提高,但σ^5不与ave R和ave A1的启动子区结合。σ^5结合在自身基因及附近基因SAV612、SAV615、SAV618的启动子区,正调控这些基因及所在操纵子的表达。胁迫实验暗示σ^5能参与渗透压引起的胁迫反应。【结论】ECF-σ^5子在转录水平间接负调控阿维菌素的合成。     

产甘油假丝酵母胞浆3-磷酸甘油脱氢酶基因（CgGPD）功能分析

【目的】从高产甘油生产菌株产甘油假丝酵母（Candida glycerinogenes）基因组中克隆了NAD+依赖3-磷酸甘油脱氢酶编码基因（CgGPD）,但是该基因及其上游调控序列具体的功能还是未知的。本文研究了CgGPD基因及其上游调控序列的功能。【方法】本文以酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）及其渗透压敏感型突变株为宿主,构建3种不同的酵母表达载体导入酵母细胞,研究了不同酵母转化子在渗透压胁迫条件下CgGPD基因表达对细胞的耐高渗透压胁迫应答及其细胞的甘油合成能力的影响。【结果】实验结果表明无论是以来源于S. cerevisiae 的TPI启动子还是来源于CgGPD基因的启动子,过量表达CgGPD基因的转化子均能够显著加速葡萄糖消耗速度和提高甘油合成能力,在gpd1/gpd2突变株中表达CgGPD基因能够消除细胞对外界高渗透压的敏感性,同时转化子胞内甘油大量积累。【结论】CgGPD基因在野生型酵母S. cerevisiae W303-1A表达显著提高细胞的甘油合成能力,在gpd/1gpd2突变株中能够互补GPD1基因的功能,CgGPD基因表达受渗透压诱导 调控。     

斜卧青霉转录调控因子BglR的缺失对纤维素酶生产的影响

【目的】斜卧青霉(Penicillium decumbens)作为高效分泌纤维素酶的重要丝状真菌,其纤维素酶的合成与分泌在转录水平上被调控。进一步研究纤维素酶基因表达的转录调控,构建高效高产纤维素酶的工业菌株。【方法】根据斜卧青霉114-2在不同碳源生长条件下基因组表达谱的差异,发现新的转录调控因子BglR(PDE-01706),该蛋白与产黄青霉(Penicillium chrysogenum)Pc20g04780的锌指结构蛋白具有59%同源性。通过基因同源双交换,得到BglR缺失突变株ΔbglR-1,对突变株ΔbglR-1的表型、营养生长、产纤维素酶活、蛋白分泌能力及发酵液pH变化进行研究。【结果】转录调控因子BglR的缺失可导致突变株ΔbglR-1的β-葡萄糖苷酶活力提高40%,并造成其滤纸酶活、内切葡聚糖酶及木聚糖酶活明显降低。【结论】结果表明转录调控因子BglR对于斜卧青霉纤维素酶的调控有重要作用。     

骨唾液酸蛋白基因转录调控研究

骨唾液酸蛋白(bone sialoprotein,BSP)是一种高度糖基化、磷酸化、硫酸化的多功能非胶原蛋白,主要分布于矿化相关组织,多种恶性肿瘤中也有异常表达。BSP基因转录调控序列位于5’端侧翼区,由启动子、增强子、沉默子、糖皮质激素应答元件等组成。基因转录的顺式作用元件位于启动子区,顺式作用元件及其结合的转录因子有生物种类特异性,一些转录因子以不同的亲和力与其部分潜在结合位点结合,并相互作用协同调控转录。激素、成纤维细胞生长因子-2(fibroblast growth factor 2,FGF-2)、胰岛素样生长因子-1(insulin-like growth factor 1,IGF-1)、α-肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor-α,TNF-α)等通过特定的信号通路参与对BSP基因的转录调控,在BSP基因启动子上有它们的应答元件。     

苏云金芽胞杆菌bkd基因簇的转录调控

【目的】通过分析苏云金芽胞杆菌bkd基因簇的转录调控和bkdR突变体的表型特征,明确bkdR所在基因簇的转录调控机制和对Cry蛋白产量的影响。【方法】通过生物信息学方法分析bkdR所在基因簇的结构,RT-PCR分析基因簇的转录单元,采用同源重组技术敲除苏云金芽胞杆菌HD73菌株的bkdR基因,利用启动子融合lacZ的方法分析启动子的转录活性。利用总蛋白定量确定Cry1Ac蛋白产量。【结果】bkd基因簇由8个基因组成,其中ptb-bkdB7个基因组成1个转录单元。ptb基因的启动子转录活性在sigL和bkdR突变体中均明显降低。bkdR基因的缺失对菌体生长、芽胞形成率和Cry1Ac蛋白产量无影响,但使运动能力减弱。【结论】bkd操纵子受Sigma 54控制,并由BkdR激活,bkdR基因的缺失对Cry蛋白产量无影响,对菌株的运动能力有影响。     

苏云金芽胞杆菌BkdR和CcpA对bkd基因簇的转录调控

【目的】通过分析苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)转录调控因子BkdR和多效调控因子CcpA对亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸代谢基因簇bkd的转录调控,明确bkd基因簇的转录调控机制。【方法】通过β-半乳糖苷酶活性测定分析bkd基因簇启动子的诱导转录活性,采用同源重组技术敲除Bt HD73菌株的ccpA基因,通过融合His标签的方法在大肠杆菌中表达纯化BkdR和CcpA蛋白,通过凝胶阻滞实验明确BkdR和CcpA蛋白与bkd基因簇启动子的结合作用。【结果】亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸可诱导bkd基因簇启动子Pptb的转录活性。Pptb的诱导活性在bkdR突变体中明显降低,而在ccpA突变体中明显上升。BkdR和CcpA蛋白与Pptb均有结合作用。【结论】bkd基因簇的转录活性受BkdR正调控,而受CcpA负调控。