大豆斑疹病菌铁摄取因子PiuB在致病性中的作用分析

铁作为生命必需的基本元素,在细菌生长代谢过程中具有重要作用。然而,大豆斑疹病菌(Xanthomonas axonopodis pv. glycines, Xag)中编码铁摄取因子的piuB基因是否参与病原菌的铁摄取和致病性并不清楚。为解析PiuB的作用,采用同源重组策略获得了Xag的piuB基因缺失突变株(ΔpiuB),并对该突变株进行功能研究。研究表明：相较于野生型,突变株ΔpiuB在寄主大豆上的毒性和生长能力显著削弱;铁载体分泌量激增;对Fe³⁺、Cu²⁺、Zn²⁺和Mn²⁺的敏感性显著增强。此外,该突变株的H₂O₂抗性、胞外多糖产量、生物膜形成能力以及游动性等相较于野生型均显著减弱;添加外源Fe³⁺不能有效恢复ΔpiuB的上述特性;功能互补株可完全恢复ΔpiuB的缺陷性表型至野生型水平。这说明PiuB是Xag摄取Fe³⁺的潜在因子,并且是Xag在寄主大豆上致病所需的。     

胞外ATP对AlCl3诱导的细胞死亡过程中胞内H2O2和Ca2+水平的影响及其生理机制分析

该实验以烟草悬浮细胞 BY 2 为材料,在烟草悬浮细胞中分别加入0.05、0.10、0.15、0.20 mmol·L^-1AlCl₃,以等体积去离子水处理的悬浮细胞液为对照,并依据前述实验结果选择0.15 mmol·L^-1 AlCl₃,分别添加5 mmol·L^-1 DMTU(H₂O₂ 抑制剂)、20 μmol·L^-1CaCl₂、15 μmol·L^-1 LaCl₃(Ca²⁺通道抑制剂)和50 μmol·L^-1 ATP设计多项处理,分析胞外ATP(eATP)对铝离子(Al³⁺)胁迫引起的植物细胞死亡及其胞内H₂O₂、Ca²⁺的影响,以揭示Al³⁺胁迫下植物调节细胞死亡的可能机制,进一步扩展对eATP功能的认知。结果显示：(1)随着 AlCl₃ 胁迫浓度的提高,细胞死亡水平和胞内H₂O₂水平上升,而胞内Ca²⁺和eATP水平则逐渐降低。(2)外援施加H₂O₂抑制剂 DMTU(二甲基硫脲)和Ca²⁺能够有效缓解AlCl₃诱导的细胞死亡水平的上升;而Ca²⁺通道抑制剂LaCl₃(三氯化镧)则加剧了AlCl₃胁迫下的细胞死亡。(3)在AlCl₃胁迫下对细胞添加外源ATP,能够缓解AlCl₃胁迫下胞内H₂O₂水平上升和Ca²⁺水平下降的同时,并显著降低AlCl₃胁迫导致的细胞死亡。研究表明, Al³⁺以剂量依赖的模式提升细胞死亡和细胞内H₂O₂的水平并降低胞内Ca²⁺和eATP水平,AlCl₃诱导的细胞死亡受到H₂O₂和Ca²⁺水平变化的调节,eATP可以通过调节H₂O₂与Ca²⁺水平缓解AlCl₃诱导的细胞死亡。推测Al³⁺胁迫可能通过抑制钙离子通道而破坏了细胞内H₂O₂和Ca²⁺之间的协同关系,外源ATP对Al³⁺诱导H₂O₂上升的缓解作用可能是由于其提升了细胞的抗氧化能力。     

河豚毒素和Cd2+对Zn2+诱发爆发波放电的影响

本文用微电极细胞内电位记录、通道阻断剂和放射性同位素等技术发现,锌离子可诱发爆发波放电(BD),钠通道阻断剂——河豚毒素对BD无效应,而钙通道阻断剂——Ca²⁺则可使BD消失,Cd²⁺可使[⁶⁵Zn²⁺]_i量减少。以上结果说明,Zn²⁺诱发BD的产生机理很可能是Zn²⁺代替Ca²⁺通过钙通道进入胞内引起的。     

ycjX和ycjF基因在布鲁氏菌热应激中的作用

【背景】细菌应对环境压力的能力对其存活和增殖及引起感染具有重要意义。充分揭示布鲁氏菌应激机制,可为防控布鲁氏菌病提供理论依据。研究发现,ycjX基因在细菌热应激时高表达且可能受σ³²调节,ycjF基因在细菌败血症期间表达显著上升,二者在革兰阴性菌中可能构成操纵子。【目的】研究ycjX和ycjF基因在布鲁氏菌热应激中的作用。【方法】对布鲁氏菌(Brucella)及其ycjX和ycjF双基因缺失株(△ycjXF)和回补株(C△ycjXF)进行热应激试验,计算3株菌的存活率。利用RT-PCR和β-半乳糖苷酶活性检测试验鉴定ycjX和ycjF的操纵子模式和启动子区域活性。利用ChIP试验分析σ³²与ycjX和ycjF的靶向调节关系。表达并纯化pGEX-4T-1-σ³²重组蛋白,凝胶电泳迁移试验分析σ³²与ycjX和ycjF之间的结合关系。【结果】热刺激后△ycjXF存活显著低于Brucella suis S2和C△ycjXF。明确布鲁氏菌ycjX和ycjF为同一转录本,确定其启动子区域具有活性。ChIP试验表明,σ³²可靶向富集在ycjXF启动子区,凝胶电泳迁移试验确定σ³²可与ycjXF体外直接结合。【结论】在σ³²的调节下,ycjX和ycjF在布鲁氏菌热应激中发挥正向作用。     

邻二氮菲－Fe2＋氧化法检测H2O2／Fe2＋产生的羟自由基

报告检测H₂O₂/Fe^2＋所产生羟自由基的新方法. 羟自由基氧化反应后, 邻二氮菲-Fe^2＋的A₅₃₆明显下降, 且△A₅₃₆与邻二氮菲, FeSO₄及H₂O₂呈量效关系, 随反应时间延长, △A₅₃₆依幂函数规律上升. 此法试验结果表明, 甘露醇, 抗坏血酸及硫肥清除羟自由基作用呈明显的量效关系.     

Cr3+和Cd2+对普通小球藻生长及抗氧化酶活性的影响

[目的] 为探究重金属对淡水绿藻生长的影响。[方法] 选取对水质检测具有明显指示作用的普通小球藻（Chlorella vulgaris）为实验材料,CdCl₂·2H₂O和CrCl₃·7H₂O提供重金属离子,探究不同浓度Cr³⁺和Cd²⁺在单一和复合胁迫下对藻细胞浓度、叶绿素a及相关抗氧化酶活性的影响。[结果] 随着Cr³⁺和Cd²⁺浓度不断增加,藻细胞浓度呈先增长后下降趋势;叶绿素a含量呈现先下降后升高再下降的现象,浓度为1 mg/L的单一和复合胁迫下有最大值,且毒性作用表现为Cr³⁺ < Cd²⁺ < Cr³⁺+Cd²⁺;与藻细胞膜相关的丙二醛（MDA）和过氧化氢（H₂O₂）含量随着重金属离子浓度的增大而增长;重金属离子浓度低于10 mg/L时对藻细胞内抗氧化酶系统中的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶（POD）表现为促进作用,而大于10 mg/L时具有抑制作用。[结论] 结果表明在单一或复合重金属胁迫下,普通小球藻会充分调动与抗逆性相关的酶来维持自身的正常生长。     

亚硒酸钠对巨噬细胞内游离Ca2+和Mg2+的影响

用单细胞阳离子测定系统研究了SeO^2-₃对巨噬细胞内游离Ca²⁺和Mg²⁺的影响.实验结果表明:SeO^2-₃高于10^-4mol/L时,有显著的细胞毒性.SeO^2-₃对细胞的毒性作用使细胞内游离Ca²⁺和Mg²⁺的浓度升高但Ca²⁺浓度的升高速率比Mg²⁺快.还有,高于10^-4mol/L的SeO^2-₃对红细胞膜上的Ca²⁺-ATP酶活性有明显抑制作用.     

橡胶树暹罗炭疽菌Zn2Cys6型转录因子CsGcc1的生物学功能

【背景】暹罗炭疽菌（Colletotrichum siamense）是一种重要的病原真菌,可以引起炭疽病,给全球橡胶产业带来巨大的经济损失。Zn₂Cys₆型转录因子是真菌特有的锌指类转录因子,通常参与调控真菌的生长发育过程。【目的】在暹罗炭疽菌中鉴定了一个与稻瘟病菌Gcc1同源的Zn₂Cys₆型转录因子CsGcc1,并研究其功能。【方法】根据同源重组原理构建CsGCC1的基因敲除突变体,并通过营养生长、H₂O₂敏感性、分生孢子产生及萌发、玻璃纸试验和致病性分析,明确CsGcc1的功能。【结果】CsGcc1编码一个含有646个氨基酸的蛋白,而且含有一个GAL4结构域。CsGCC1基因在培养36 h的菌丝及分生孢子中具有较高的表达量。CsGCC1基因敲除突变株营养生长速率降低且对H₂O₂更加敏感。相较于野生型菌株,突变株的分生孢子产量、萌发率及附着胞形成率均降低。此外,CsGCC1的敲除可以明显降低分生孢子的穿透能力,突变株对橡胶叶片的致病力减弱。【结论】Zn₂Cys₆型转录因子CsGcc1参与调控暹罗炭疽菌的营养生长、氧化应激、分生孢子发育及致病性等过程。     

2017–2019年中国南方五省规模化养猪场副猪格拉菌血清型、耐药性及β-内酰胺类耐药基因bla-TEM分子特征分析

【目的】旨在分析当前规模化养殖场副猪格拉菌(Glaesserella parasuis)优势血清型、耐药特性、耐药基因与分子特征。【方法】对源自规模化养猪场21株副猪格拉菌临床分离株,采用PCR鉴定血清型;利用K-B纸片扩散法鉴定其对25种抗生素的耐药表型;采用PCR检测bla-_TEM、bla-_NDM和bla-_CTX等7种耐药基因,并采用Chi-square test和Fisher exact test分析耐药表型和耐药基因型的相关性;耐药基因目的条带测序,并应用CLC Sequence Viewer软件分析β-内酰胺类耐药基因(bla-_TEM)编码蛋白氨基酸关键位点差异与耐药性的关系。【结果】21株副猪格拉菌临床分离株的优势血清型为4和12型;对β-内酰胺类药物苯唑西林的耐药性较强,耐药菌占比达61.9%(13/21);多重耐药菌株占比高达90.5%(19/21);β-内酰胺类耐药基因bla-_TEM携带率较高(52.4%,11/21),且bla-_TEM与β-内酰胺类药物青霉素G、苯唑西林和头孢拉定的耐药性显著相关,部分bla-_TEM编码氨基酸存在可能与副猪格拉菌耐药能力有关的差异位点。【结论】本研究表明,规模化养猪场的副猪格拉菌多重耐药情况仍很严重,并明确了被调查区域β-内酰胺类药物耐药率高的主要原因是携带耐药基因bla-_TEM,为加强对规模化养猪场副猪格拉菌耐药性监测提供理论依据。     

磷酸化和脱磷酸化对牛脑63kD环核苷酸磷酸二酯酶同工酶活性的调节

本文报道了CaM依赖性磷酸化和脱磷酸化对牛脑63kD PDE同工酶活性的调节作用。实验结果如下:(1)在存在Ca²⁺和CaM时,提纯的牛脑Ca²⁺/CaM-PK Ⅱ能催化牛脑63kD PDE同工酶磷酸化。最大磷酸参入量是1mol/mo1亚基;(2)在Ni²⁺和CaM存在时,提纯的牛脑钙调神经磷酸酶能催化磷酸化型63kDPDE同工酶脱磷酸化;(3)CaH²⁺对磷酸化型63kD PDE同工酶的半激活浓度(AC₅₀)高于非磷酸化型。     

Direct evidence for an ADP-sensitive phosphointermediate of (K + H-ATPase

Direct evidence for the occurrence of an ADP-sensitive phosphoenzyme of (K⁺ + H⁺)-ATPase, the proton-pumping system of the gastric parietal cell is presented. The enzyme is phosphorylated with 5 μM [γ-³²P]ATP in 50 mM imidazole-HCl (pH 7.0) and in the presence of 7–15 μM Mg²⁺. Addition of 5 mM ADP to this preparation greatly accelerates its hydrolysis. We have been able to establish this by stopping the phosphorylation with radioactive ATP, by adding 1 mM non-radioactive ATP, which leads to a slow monoexponential process of dephosphorylation of ³²P-labeled enzyme. The relative proportion of the ADP-sensitive phosphoenzyme is 22% of the total phosphoenzyme. Values for the rate constants of breakdown and interconversion of the two phosphoenzyme forms have been determined.     

双功能尿苷酰转移/去除酶GlnD在谷氨酸棒杆菌JNR中的功能

【目的】通过改造谷氨酸棒杆菌JNR中双功能尿苷酰转移/去除酶GlnD,减弱尿苷酰去除酶的活性,增强NH_4~+的转运和利用,提高L-精氨酸的合成。【方法】本文对来源于谷氨酸棒杆菌的突变菌株JNR中的双功能尿苷酰转移/去除酶GlnD进行整合突变,采用同源重组的方法将H_(414)和D_(415)位点突变为两个丙氨酸AA,在此菌株的基础上过量表达PII蛋白GlnK,并对其进行尿苷酰化研究,离子色谱检测摇瓶发酵过程中NH4+的浓度,并对最终的改造菌株进行连续流加发酵分析。【结果】该双功能尿苷酰转移/去除酶在谷氨酸棒杆菌中成功进行整合突变,有效减弱了尿苷酰去除酶的活性;同时过表达PII蛋白GlnK,其酰基化程度明显增强。摇瓶发酵结果表明菌株L4消耗NH_4~+增加,L-精氨酸产量为36.2±1.2 g/L,比对照菌株L3高出22.7%。5-L发酵罐实验结果显示改造菌株L4的L-精氨酸的产量为52.2 g/L,较野生型菌株L0提高了25.3%。【结论】谷氨酸棒杆菌合成L-精氨酸的过程中氮源是必不可少的。减弱GlnD尿苷酰去除酶的活性后,胞内尿苷酰化的GlnK-UMP增加,GlnK-UMP与氮转录调控因子AmtR结合,转运至胞内的NH_4~+浓度提高,促使L-精氨酸产量显著提高。     

丁酸梭菌发酵培养基的优化及发酵产物对黄曲霉毒素B1的降解

【背景】丁酸梭菌是专性厌氧的新一代芽孢益生菌,耐热、耐酸、抗逆性强,极具应用价值和开发前景。【目的】优化丁酸梭菌发酵培养基并初步研究其发酵液对黄曲霉菌的抑制作用和降解黄曲霉毒素B₁ (aflatoxin B₁, AFB₁)的能力。【方法】利用响应面法对发酵培养基进行优化,采用牛津杯法对丁酸梭菌发酵液抑制黄曲霉菌生长进行研究,并通过酶联免疫法测定发酵液对AFB₁的降解能力。【结果】优化后的发酵培养基为：葡萄糖18.1g/L,大豆蛋白胨29.7g/L,磷酸氢二钾3.8 g/L,氯化钠2.0 g/L,乙酸钠4.0 g/L,结晶硫酸镁1.2 g/L,L-半胱氨酸盐酸盐0.3 g/L。优化后的丁酸梭菌生物量由8.99×10⁸个/mL提高至2.28×10⁹个/mL,是优化前的2.54倍。丁酸梭菌发酵液对致病真菌黄曲霉菌的抑菌效果十分显著,其上清液经浓缩后对AFB₁降解72h的降解率达到68.65%,初步分析表明上清液中对AFB₁     

Development of immobilized Sn4+ affinity chromatography material for highly selective enrichment of phosphopeptides

In this work, we first immobilized tin(IV) ion on polydopamine‐coated magnetic graphene (magG@PDA) to synthesize Sn⁴⁺‐immobilized magG@PDA (magG@PDA‐Sn⁴⁺) and successfully applied the material to highly selective enrichment of phosphopeptides. The material gathered the advantages of large surface area of graphene, superparamagnetism of Fe₃O₄, good hydrophilicity and biocompatibility of polydopamine, and strong interaction between Sn⁴⁺ and phosphopeptides. The enrichment performance of magG@PDA‐Sn⁴⁺ toward phosphopeptides from digested β‐casein at different concentrations, with and without added digested BSA was investigated and compared with magG@PDA‐Ti⁴⁺. The results showed high selectivity and sensitivity of the Sn⁴⁺‐IMAC material toward phosphopeptides, as good as the Ti⁴⁺‐IMAC material. Finally, magG@PDA‐Sn⁴⁺ was applied to the analysis of endogenous phosphopeptides from a real sample, human saliva, with both MALDI‐TOF MS and nano‐LC‐ESI‐MS/MS. The results indicated that the as‐synthesized Sn⁴⁺‐IMAC material not only has good enrichment performance, but also could serve as a supplement to the Ti⁴⁺‐IMAC material and expand the phosphopeptide coverage enriched by the single Ti⁴⁺‐IMAC material, demonstrating the broad application prospects of magG@PDA‐Sn⁴⁺ in phosphoproteome research.     

Moving Iron through ferritin protein nanocages depends on residues throughout each four α-helix bundle subunit

Eukaryotic H ferritins move iron through protein cages to form biologically required, iron mineral concentrates. The biominerals are synthesized during protein-based Fe²⁺/O₂ oxidoreduction and formation of [Fe³⁺O]_n multimers within the protein cage, en route to the cavity, at sites distributed over ∼50 Å. Recent NMR and Co²⁺-protein x-ray diffraction (XRD) studies identified the entire iron path and new metal-protein interactions: (i) lines of metal ions in 8 Fe²⁺ ion entry channels with three-way metal distribution points at channel exits and (ii) interior Fe³⁺O nucleation channels. To obtain functional information on the newly identified metal-protein interactions, we analyzed effects of amino acid substitution on formation of the earliest catalytic intermediate (diferric peroxo-A_{650 nm}) and on mineral growth (Fe³⁺O-A_{350 nm}), in A26S, V42G, D127A, E130A, and T149C. The results show that all of the residues influenced catalysis significantly (p < 0.01), with effects on four functions: (i) Fe²⁺ access/selectivity to the active sites (Glu¹³⁰), (ii) distribution of Fe²⁺ to each of the three active sites near each ion channel (Asp¹²⁷), (iii) product (diferric oxo) release into the Fe³⁺O nucleation channels (Ala²⁶), and (iv) [Fe³⁺O]_n transit through subunits (Val⁴², Thr¹⁴⁹). Synthesis of ferritin biominerals depends on residues along the entire length of H subunits from Fe²⁺ substrate entry at 3-fold cage axes at one subunit end through active sites and nucleation channels, at the other subunit end, inside the cage at 4-fold cage axes. Ferritin subunit-subunit geometry contributes to mineral order and explains the physiological impact of ferritin H and L subunits.     

低H~+_-ATPase活性植物乳杆菌突变菌筛选及基因表达的相对定量分析

【目的】筛选H~+_-ATPase活性降低的植物乳杆菌突变菌,比较其与亲本菌基因表达水平的差异,进一步探索H~+_-ATPase的调控机制。【方法】利用硫酸新霉素诱变、筛选突变菌,并对亲本菌(ZUST)和突变菌(ZUST-1、ZUST-2)进行生长、产酸能力及H~+_-ATPase活性的测定。分别提取亲本菌和突变菌的基因组DNA,扩增H~+_-ATPase全部编码基因并测序。通过荧光定量PCR对H~+_-ATPase全部编码基因进行相对定量分析。【结果】突变菌的生长和产酸能力均低于亲本菌,突变菌ZUST-1和ZUST-2的H~+_-ATPase活性比亲本菌分别降低了10.1%和28.8%。突变菌ZUST-1和ZUST-2的atp A基因均有22个位点发生突变,而ZUST-2的atp C基因有6个位点发生突变。突变菌ZUST-1和ZUST-2的atp A在对数期基因表达水平分别比亲本菌ZUST下调了41.1%和35.7%,在稳定期分别下调了43.6%和14.2%;ZUST-1的atp C基因在对数期的表达水平比ZUST略高,在稳定期比ZUST上调了30%,而ZUST-2的atp C基因未表达。【结论】突变菌H~+_-ATPase活性减弱会导致其全部编码基因在稳定期表达水平上调(除ZUST-2的atp C不表达外),而且atp A和atp C基因突变导致的基因表达水平的差异是影响H~+_-ATPase活性的主要因素,此研究结果为进一步研究植物乳杆菌中H~+_-ATPase的调控机制奠定了基础。     

Studies on (NA + K)-activated ATPase XLV. Magnesium induces two low-affinity non-phosphorylating nucleotide binding sites per molecule

ATP and adenylylimidodiphosphate (AdoPP[NH]P) bind to (Na⁺ + K⁺)-ATPase in the absence of Mg²⁺ (EDTA present) with a homogeneous but 15-fold different affinity, the K_d values being 0.13 μM and 1.9 μM, respectively. The binding capacities of the two nucleotides are nearly equal and amount to 3.9 and 4 nmol/mg protein or 1.7 and 1.8 mol/mol (Na⁺ + K⁺)-ATPase, respectively. The K_d value for ATP is equal to the K_m for phosphorylation by ATP (0.05–0.25 μM) and the binding capacity is equivalent to the phosphorylation capacity of 1.8 mol/mol (Na⁺ + K⁺)-ATPase. Hence, the enzyme contains two high-affinity nucleotide binding and phosphorylating sites per molecule, or one per α-subunit. Additional low-affinity nucleotide binding sites are elicited in the presence of Mg²⁺, as shown by binding studies with the non-phosphorylating (AdoPP[NH]P). The K_d and binding capacity for AdoPP[NH]P at these sites is dependent on the Mg²⁺ concentration. The K_d increases from 0.06 mM at 0.5 mM Mg²⁺ to a maximum of 0.26 mM at 2 mM Mg²⁺ and the binding capacity from 1.5 nmol/mg protein at 0.5 mM Mg²⁺ to 3.3 nmol/mg protein at 4 mM Mg²⁺. Extrapolation of a double reciprocal plot of binding capacity vs. total Mg²⁺ concentration yields a maximal binding capacity at infinite Mg²⁺ concentration of 3.8 nmol/mg protein or 1.7 mol/mol (Na⁺ + K⁺)-ATPase. The K_d for Mg²⁺ at the sites, where it exerts this effect, is 0.8 mM. The K_d for the high-affinity sites increases from 1.5–1.9 μM in the absence of Mg²⁺ to a maximum of 4.2 μM at 2 mM Mg²⁺ concentration. The binding capacity of these sites (1.8 mol/mol enzyme) is independent of the Mg²⁺ concentration. Hence, Mg²⁺ induces two low-affinity non-phosphorylating nucleotide binding sites per molecule (Na⁺ + K⁺)-ATPase in addition to the two high-affinity, phosphorylating nucleotide binding sites.     

Ce^3+和La^3+对人工老化沙葱种子活力及生理特性的影响

以未老化和人工老化后的沙葱(Allium mongolicum Regel.)种子为材料,采用氯化铈(Ce3+)和氯化镧(La3+)浸种,测定种子萌发和生理指标,探讨Ce3+和La3+浸种对种子萌发、老化种子活力和生理特性的影响。结果显示:(1)在老化0~5 h时,Ce3+和La3+处理可显著促进沙葱种子萌发,提高种子活力;在老化5 h后,Ce3+和La3+处理对种子萌发无明显促进作用。(2)在老化0~15 h时,Ce3+和La3+处理的沙葱种子中抗氧化酶活性和抗坏血酸(AsA)含量提高,其超氧阴离子自由基(O2-·)产生速率、过氧化氢(H2O2)含量和丙二醛(MDA)含量显著降低;在老化15 h后,Ce3+和La3+处理的种子抗氧化酶活性提高、AsA含量降低,O2-·产生速率和MDA含量提高。(3)在老化5 h时,沙葱种子呼吸速率发生跃变达到最大,Ce3+和La3+处理显著降低了种子呼吸速率。(4)Ce3+和La3+处理在老化0~5 h时提高了沙葱种子超弱发光(UWL)强度,但在老化5 h后沙葱种子的UWL强度降低。研究认为,在沙葱种子人工老化初期,Ce3+和La3+浸种处理可以诱导增强种子抗氧化酶活性和提高AsA含量,有效清除因老化产生积累的过量活性氧(ROS),减轻过氧化伤害,提高种子活力;种子老化中后期,其内部ROS产生与清除系统发生紊乱,加剧了ROS对种子结构的损伤,Ce3+和La3+浸种处理的缓解效应丧失。