肽聚糖脱乙酰酶Rv1096对分枝杆菌与宿主细胞相互作用的影响

目的探讨结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis, Mtb)肽聚糖脱乙酰酶Rv1096对分枝杆菌与宿主细胞相互作用的影响。方法利用过表达Rv1096基因的重组耻垢分枝杆菌(Mycobacterium smegmatis, MS)_Rv1096,通过差速离心及胰蛋白酶消化试验,确定Rv1096蛋白的亚细胞定位;通过氨基酸定点突变联合伴刀豆凝集素A(Concanavalin A, ConA)免疫印迹确定Rv1096的O-甘露糖基化位点;运用刃天青显色法检测MS_Rv1096对溶菌酶的抵抗力;通过巨噬细胞感染试验,分析了Rv1096对耻垢分枝杆菌细胞内存活能力和宿主细胞炎症应答的影响。结果确定了Rv1096在重组耻垢分枝杆菌MS_Rv1096中的亚细胞定位在细胞壁;发现Rv1096蛋白含有三个O-甘露糖基修饰位点(~(265)Thr,~(266)Ser,~(267)Ser);细胞外测试结果表明,Rv1096能增强耻垢分枝杆菌对溶菌酶的抵抗能力,最低抑菌质量浓度从1.5 mg/mL升至2.5 mg/mL,而细胞感染显示其并不能显著增强耻垢分枝杆菌在人单核细胞白血病细胞(THP-1细胞)内的存活能力;定量PCR检测结果显示,过表达Rv1096的耻垢分枝杆菌刺激THP-1细胞分泌炎症因子(TNF-α,IL-6和IL-1β)的能力显著下降。通过平行对比证明若删除O-甘露糖基化位点(~(265)Thr,~(266)Ser,~(267)Ser),对Rv1096基因功能无显著影响。结论 Rv1096是一个细胞壁相关蛋白,具有三个O-甘露糖基化位点。过表达Rv1096对耻垢杆菌在宿主细胞内的存活能力无显著影响,但能够降低宿主细胞对耻垢分枝杆菌的炎症因子应答,且上述功能不受O-甘露糖基化修饰影响。     

结核分枝杆菌脂蛋白Rv1016c增强细菌成膜能力和抑制自噬

目的研究结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis, Mtb)脂蛋白Rv1016c在Mtb感染和结核病发病中的作用和机制。方法将Mtb脂蛋白Rv1016c基因导入野生耻垢分枝杆菌(Mycobacterium smegmatis, MS)构建重组菌株MS-Rv1016c,比较脂蛋白Rv1016c对菌体生长、成膜能力、细菌聚集、毒力等方面的影响,评估重组菌株MS-Rv1016c对自噬的影响。结果 Rv1016c基因的导入,因过表达脂蛋白使得MS的菌落变大、褶皱增加,使菌体聚集度降低,使细菌成膜速度加快、生物被膜产量增加;Rv1016c显著抑制巨噬细胞自噬,促进细菌在细胞内持留。结论 Rv1016c能够促进MS生物被膜形成,抑制细胞自噬,增强细菌毒力。为研究脂蛋白在Mtb致病机理中的作用提供理论依据。     

结核分枝杆菌sRNA Mpr5的功能验证

【目的】探究结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis, M. tb)中sRNA Mpr5对分枝杆菌的抗逆性及宿主细胞生理的影响。【方法】构建结核分枝杆菌sRNA Mpr5过表达的重组耻垢分枝杆菌(Mycolicibacterium smegmatis, M. smeg) M3-Atc,以转入空载质粒(pSI)的野生型耻垢分枝杆菌T1-Atc作为对照,观察细菌体外生长能力和菌落形态变化。通过非生物胁迫处理(低氧、饥饿、0.02%十二烷基硫酸钠)探究重组菌株的抗逆能力。用重组耻垢分枝杆菌侵染人非小细胞肺癌上皮细胞系A549,活菌涂板计算细菌的胞内增殖能力,利用免疫荧光染色观察感染后细胞的生理结构变化。【结果】sRNA Mpr5过表达菌株的体外生长与菌落形态均与野生型相似。抗逆性实验表明Mpr5过表达菌株(M3-Atc)的抗表面活性剂能力在4 h时显著提高(P<0.05);在饥饿模型中M3-Atc早期(2–12 h)就表现出生长劣势(P<0.05);低氧模型中M3-Atc菌株0–3 d均处于生长优势状态,增长均高于对照组(P<0.05),3d后增长...     

耻垢分枝杆菌MSMEG_6281 过表达对菌株生长和形态的影响

【目的】耻垢分枝杆菌(Mycobacterium smegmatis mc2155,mc2155)MSMEG_6281为结核分枝杆菌自溶素Rv3717的同源蛋白,通过建立过表达MSMEG_6281的耻垢分枝杆菌菌株,推测该蛋白对耻垢分枝杆菌肽聚糖代谢的影响。【方法】利用RT-PCR方法检测乙胺丁醇(Ethambutol,EMB)作用后MSMEG_6281基因的表达变化;以耻垢分枝杆菌基因组DNA为模板,采用PCR技术克隆MSMEG_6281基因,构建分枝杆菌表达质粒p VV16-MSMEG_6281,进一步建立MSMEG_6281过表达的耻垢分枝杆菌菌株;利用生长曲线检测MSMEG_6281过表达对耻垢分枝杆菌生长的影响;利用扫描电子显微镜分析MSMEG_6281过表达引起的耻垢分枝杆菌形态变化。【结果】EMB处理引起MSMEG_6281基因表达上调;构建了过表达MSMGE_6281的耻垢分枝杆菌菌株(mc2155/p VV16-MSMEG_6281);过表达MSMGE_6281的耻垢分枝杆菌生长缓慢,菌体形态由短杆状转变为长杆状。【结论】MSMGE_6281的过表达可改变耻垢分枝杆菌形态。MSMGE_6281的功能与细胞壁肽聚糖水解相关,在mc2155细胞壁形态维持方面发挥重要作用。     

定量蛋白质组学分析链霉素耐药和敏感结核分枝杆菌临床分离株

[目的]发现结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis)链霉素耐药相关的潜在菌体蛋白.[方法]以结核分枝杆菌临床分离链霉素敏感株01105和结核分枝杆菌H37Rv为对照,采用iTRAQ技术和生物信息学鉴定并相对定量结核分枝杆菌临床分离链霉素耐药株01108菌体蛋白,并通过WEGO功能注释聚类分析01108菌株差异表达蛋白的细胞组分、分子功能和生物进程.[结果]01108菌株分别与01105菌株和H37Rv菌株比较差异表达蛋白为194个和146个,01108菌株与01105菌株和H37Rv比较均差异表达蛋白121个(共同差异表达蛋白).差异表达蛋白理论相对分子量和等电点分布广泛,其生物进程主要参与中间代谢、呼吸作用和脂质代谢,分子功能主要为催化活性功能和结合功能.共同差异表达蛋白:7个核糖体蛋白(Rv2785c,Rv0056,Rv0641,Rv0652,Rv0701,Rv1630和Rv2442c)在01108菌株中表达下调;7个蛋白在01108菌株中显著差异表达(上调大于1.20倍或下调小于0.55倍),分别为巯基过氧化物酶(Rv1932)、酰基载体蛋白脱氢酶(Rv0824c)、30S核糖体蛋白S15 (Rv2785c)、丙酮酸脱氢酶E2部分(Rv2215)、双组份转录调控蛋白(Rv3133c)以及假定未知蛋白(Rv2466c和Rv2626c).[结论]iTRAQ发现了链霉素耐药结核分枝杆菌相对于链霉素敏感结核分枝杆菌和H37Rv共同差异表达蛋白,为进一步探讨结核分枝杆菌链霉素耐药机制奠定了基础.     

分枝杆菌RpsI序列差异对核糖体结构与功能的影响

核糖体结构存在动态调控,其变化与细菌发育、环境适应等过程密切相关。使用NCBI BLAST比对结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis)核糖体蛋白RpsI、RpmI和RpmJ与耻垢分枝杆菌(Mycobacterium smegmatis)相应蛋白的氨基酸序列,发现RpsI N端氨基酸序列存在较大差异。为了探究该N端序列差异对核糖体结构与功能的影响,将表达有结核分枝杆菌rpsI基因(rpsI_Rv)的质粒整合至耻垢分枝杆菌基因组中,并利用同源重组的方法敲除耻垢分枝杆菌rpsI基因,以此构建重组菌株。聚合酶链反应(polymerase chain reaction,PCR)结果表明该重组菌株构建成功。十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)显示0.5 mmol/L异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(IPTG)于16 ℃可诱导表达RpsI_Rv。用纯化的RpsI_Rv制备特异性多克隆抗体,其效价为 1 600 000。反转录PCR 和蛋白质印迹法(Western blot)显示rpsI_Rv在重组菌株中成功表达。测定重组菌株与空载对照菌株在不同温度下的生长曲线,该重组菌株在不同温度下的生长速率未发生改变。采用通用液体倍比稀释法测定作用于核糖体不同位点的5种抗生素最小抑菌浓度(MIC₉₀),重组菌株对阿米卡星(作用于核糖体小亚基A位点的抗生素)的敏感性升高,提示分枝杆菌RpsI序列差异导致核糖体小亚基A位点附近的结构发生改变,这为分枝杆菌核糖体结构与功能的机制研究提供了数据。     

巨噬细胞冠蛋白-1 siRNA对小鼠巨噬细胞吞噬功能的影响

巨噬细胞冠蛋白-1(Coronin-1)与结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis,Mtb)逃逸免疫杀伤有关。该研究探讨了p S-EGFP-SP-Coronin-1si RNA重组质粒靶向抑制巨噬细胞Coronin-1表达后对小鼠巨噬细胞吞噬功能的影响。用该质粒转染小鼠巨噬细胞系RAW264.7,采用RT-PCR法和Western blot检测质粒转染前后细胞Coronin-1的表达水平。以耻垢分枝杆菌(Mycobacterium smegmatis)分别感染转染质粒组细胞和对照组细胞,通过细胞内细菌菌落计数和细胞爬片抗酸染色法评估巨噬细胞转染质粒前后对细菌的吞噬能力;利用流式细胞术检测转染质粒组细胞及对照组细胞吞噬耻垢分枝杆菌后不同时段的细胞凋亡水平。结果显示,该质粒能显著抑制RAW264.7细胞Coronin-1的m RNA水平及蛋白表达水平;感染耻垢分枝杆菌6 h后,转染质粒组细胞内细菌数显著高于对照组细胞(P0.05);感染耻垢分枝杆菌48 h后,转染质粒组细胞凋亡水平显著高于对照组细胞(P0.05)。以上结果表明,p S-EGFP-SP-Coronin-1si RNA重组质粒能显著抑制巨噬细胞Coronin-1的表达,并可显著促进巨噬细胞吞噬细菌和凋亡杀菌,为开发靶向巨噬细胞Coronin-1的抗结核基因治疗措施奠定基础。     

结核分枝杆菌热休克蛋白GroEL1的研究进展

结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis)的GroEL1蛋白是基因复制产物,作为热休克蛋白(HSP)一员,不但行使原有的助折叠分子伴侣功能,而且可作为抗原,在抗原呈递中起作用。另外,由于其独特的结构特点,GroEL1还具有多种生物功能,如作为蛋白分子伴侣,控制细胞因子依赖性肉芽肿的产生;作为DNA分子伴侣,保护DNA免受损害。而在分枝杆菌属的其他物种如耻垢分枝杆菌(Mycobacterium smegmatis)中却行使不同的生物学功能。这些功能产生的原因和机制有待进一步研究,从而为结核病的发生及结核分枝杆菌的进化机制提供更多的依据。     

分枝杆菌脂聚糖的分离、纯化及其结构和功能分析

【目的】建立分离、纯化分枝杆菌脂聚糖的方法,初步比较分析不同菌株来源的脂阿拉伯甘露聚糖(Lipoarabinomannan,LAM)和脂甘露聚糖(Lipomannan,LM)的结构差异及研究脂聚糖刺激对巨噬细胞环氧合酶-2(Cyclooxygenase-2,COX-2)蛋白表达的影响。【方法】应用Triton X-114液相法提取脂聚糖,电洗脱法分离纯化,基质辅助激光解析电离串联飞行时间质谱(MALDI-TOF/TOF-MS)进行分子量鉴定;基于特异性识别非还原性末端α-D-甘露糖基的刀豆球蛋白(Concanavalin A,Con A)分析新诺分枝杆菌JDM601、结核分枝杆菌H37Rv标准株和耻垢分枝杆菌mc2155脂聚糖的结构差异;进一步用Western blot检测脂聚糖刺激的RAW 264.7巨噬细胞COX-2蛋白的表达。【结果】通过电洗脱法成功纯化出3种菌株脂聚糖;MALDI-TOF/TOF-MS鉴定发现,分子量从小到大依次为新诺分枝杆菌JDM601、耻垢分枝杆菌mc2155和结核分枝杆菌H37Rv来源的脂聚糖。Western blot显示,Con A能与结核分枝杆菌H37Rv标准株来源的LAM相互作用,而不能与新诺分枝杆菌JDM601和耻垢分枝杆菌来源的LAM相互作用;并且发现Con A与新诺分枝杆菌JDM601来源的LM有很强的反应,然而与其余两种来源的LM反应很弱。3种菌株来源的脂聚糖均能刺激RAW 264.7巨噬细胞COX-2蛋白的表达。【结论】首次成功对来源于中国临床分枝杆菌分离株的脂聚糖进行了分离纯化,初步探讨了不同菌株来源分枝杆菌脂聚糖的结构差异,并表明LAM和LM均能刺激巨噬细胞诱导COX-2蛋白的表达,为进一步研究其对宿主的毒力和免疫机制奠定了基础。     

结核分枝杆菌H37有毒株与无毒株的代谢相关基因pabB和lpdA启动子活性分析

【目的】通过分析结核分枝杆菌无毒株H37Ra的全基因组序列,并与H37Rv基因组序列比较,发现pabB和lpdA预测的启动子区发生了突变。我们利用报告基因,确认启动子突变与其基因转录水平的关系,探索结核分枝杆菌H37Ra毒力丧失的内在原因。【方法】利用生物信息学方法预测这两对基因的启动子区,采用PCR技术克隆这两对基因的启动子,与分枝杆菌启动子探针载体pMC210相连,DNA测序证实连接片段正确后,用电穿孔法将重组质粒转化至耻垢分枝杆菌mc2155。利用Quantitative Real-Time RT-PCR检测报告基因lacZ转录水平的差异,进一步验证这两对基因启动子的突变对相应基因转录水平的影响。【结果】Quantitative Real Time PCR检测结果显示H37RapabB启动子活性是H37Rv pabB启动子活性的6倍(p0.05),而H37Rv lpdA启动子的活性是H37RalpdA启动子的2倍(p0.05)。【结论】pabB,lpdA的启动子在H37Ra中的突变对其启动子的活性产生了影响,其中lpdA启动子的突变可能与结核分枝杆菌H37Ra的毒力丧失有关。     

The RD1 proteins of Mycobacterium tuberculosis: expression in Mycobacterium smegmatis and biochemical characterization

A 9.5-kb section of DNA called region of deletion 1 (RD1) is present in virulent Mycobacterium tuberculosis strains but is deleted in all attenuated Mycobacterium bovis BCG vaccine strains. This region codes for at least nine genes. Some or all RD1 gene products may be involved in virulence and pathogenesis, and at least two, ESAT-6 and CFP-10, represent potent T- and B-cell antigens. In order to produce the entire set of RD1 proteins with their natural posttranslational modifications, a robust expression system for M. tuberculosis proteins in the fast-growing saprophytic strain Mycobacterium smegmatis was developed. Our system employs the inducible acetamidase promoter and allows translational fusion of recombinant M. tuberculosis proteins with polyhistidine or influenza hemagglutinin epitope tags for affinity purification. Using eGFP as reporter gene, we showed that the acetamidase promoter is tightly regulated in M. smegmatis and that this promoter is much stronger than the widely used constitutive groEL2 promoter. We then cloned 11 open reading frames (ORFs) found within RD1 and successfully expressed and purified the respective proteins. Sera from tuberculosis patients and M. tuberculosis-infected mice reacted with 10 purified RD1 proteins, thus demonstrating that Rv3871, Rv3872, Rv3873, CFP-10, ESAT-6, Rv3876, Rv3878, Rv3879c and ORF-14 are expressed in vivo. Finally, glycosylation of the RD1 proteins was analyzed. We present preliminary evidence that the PPE protein Rv3873 is glycosylated at its C terminus, thus highlighting the ability of M. smegmatis to produce M. tuberculosis proteins bearing posttranslational modifications.     

PPE protein (Rv3425) from DNA segment RD11 of Mycobacterium tuberculosis: a novel immunodominant antigen of Mycobacterium tuberculosis induces humoral and cellular immune responses in mice

Subtractive DNA hybridization of pathogenic M. bovis and BCG, and comparative genome-wide DNA microarray analysis of M. tuberculosis H37Rv and BCG identified several RD, designated as RD1 to RD16, between M. tuberculosis and M. bovis on the one hand and BCG on the other. These regions cover 108 ORF of M. tuberculosis H37Rv, and are deleted from all 13 BCG sub-strains currently used as anti-tuberculosis vaccines in different parts of the world. In this study, we evaluated cellular and humoral immune response in C57BL/6 mice immunized with the PPE protein Rv3425, encoded by an ORF found in RD11 of M. tuberculosis. Rv3425 protein induced an increased Th1/Th2 type immune response in mice, characterized by an elevated concentration of IFN-gamma in antigen stimulated splenocyte culture and a strong IgG(1) antibody response. These results provide evidence on the immunogenicity of the PPE protein Rv3425 which, together with its reported immunodominant characteristics, imply that it may be a candidate for development of a vaccine for the control of TB.     

表达HBHA和hIL-12融合蛋白的重组耻垢分枝杆菌在小鼠体内诱导的免疫应答及保护力

目的:测定表达肝素结合血凝素(HBHA)和人白细胞介素12(hIL-12)融合蛋白的重组耻垢分枝杆菌在小鼠体内诱导产生的免疫应答及对结核分枝杆菌感染的保护作用。方法:将表达HBHA和hIL-12融合蛋白的重组耻垢分枝杆菌采用同源加强免疫的方法免疫小鼠,检测小鼠外周血中IFN-γ、IL-2和IL-12的表达水平;用结核分枝杆菌感染免疫小鼠,检测小鼠肺部荷菌量和组织病理变化。结果:表达HBHA和hIL-12融合蛋白的重组耻垢分枝杆菌诱导小鼠产生以IFN-γ、IL-2分泌量增加为主的Th1型免疫应答,并能有效减少感染小鼠肺部结核分枝杆菌的荷菌量和病理损伤。结论:表达HBHA和hIL-12融合蛋白的重组耻垢分枝杆菌免疫小鼠可诱导产生与卡介苗相当的保护作用,可能成为控制结核病的有效疫苗。     

结核杆菌活动期高表达基因Rv1776c的克隆及其在耻垢分枝杆菌中的表达

目的构建表达结核分枝杆菌Rv1776c基因的重组耻垢分支杆菌,并鉴定该基因在重组耻垢分支杆菌中的活性。方法采用PCR技术克隆结核分枝杆菌Rv1776c基因,构建大肠埃希菌-分支杆菌穿梭表达质粒pMV-Rv1776c,通过酶切和测序鉴定其正确性,用电穿孔法将重组质粒转染到耻垢分支杆菌mc^2155中。以SDS-PAGE及Western blot检测证实Rv1776c蛋白在重组耻垢分支杆菌内的表达。结果重组耻垢分支杆菌构建成功,生长曲线说明重组质粒不会影响耻垢分支杆菌的体外生长;SDSPAGE及Western blot检测证实Rv1776c在耻垢分枝杆菌内表达出相对分子量约56kD的Rv1776c蛋白。结论成功构建了Rv1776c基因的穿梭质粒pMV-Rv1776c,且该质粒在耻垢分枝杆菌内具有生物活性,为进一步研究其表达产物的功能提供基础。     

Identification of a Mycobacterium tuberculosis gene that enhances mycobacterial survival in macrophages

Intracellular survival plays a central role in the pathogenesis of Mycobacterium tuberculosis. To identify M. tuberculosis genes required for intracellular survival within macrophages, an M. tuberculosis H37Rv plasmid library was constructed by using the shuttle vector pOLYG. This plasmid library was electroporated into Mycobacterium smegmatis 1-2c, and the transformants were used to infect the human macrophage-like cell line U-937. Because M. smegmatis does not readily survive within macrophages, any increased intracellular survival is likely due to cloned M. tuberculosis H37Rv DNA. After six sequential passages of M. smegmatis transformants through U-937 cells, one clone (p69) was enriched more than 70% as determined by both restriction enzyme and PCR analyses. p69 demonstrated significantly enhanced survival compared to that of the vector control, ranging from 2.4- to 5.3-fold at both 24 and 48 h after infection. DNA sequence analysis revealed three open reading frames (ORFs) in the insert of p69. ORF2 (1.2 kb) was the only one which contained a putative promoter region and a ribosome-binding site. Deletion analysis of the p69 insert DNA showed that disruption of ORF2 resulted in complete loss of the enhanced intracellular survival phenotype. This gene was named the enhanced intracellular survival (eis) gene. By using an internal region of eis as a probe for Southern analysis, eis was found in the genomic DNA of various M. tuberculosis strains and of Mycobacterium bovis BCG but not in that of M. smegmatis or 10 other nonpathogenic mycobacterial species. Sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoretic analysis showed that all M. smegmatis eis-containing constructs expressed a unique protein of 42 kDa, the predicted size of Eis. The expression of this 42-kDa protein directly correlated to the enhanced survival of M. smegmatis p69 in U-937 cells. These results suggest a possible role for eis and its protein product in the intracellular survival of M. tuberculosis.     

结核分枝杆菌Rv3425蛋白的原核表达纯化及其血清学诊断价值

目的：用原核系统表达结核分枝杆菌Rv3425蛋白并纯化,评价该重组蛋白在结核病血清学诊断方面的价值。方法：以结核分枝杆菌H37Rv株基因组为模板,PCR扩增得到Rv3425基因序列,克隆至表达载体pET-28a中,转入大肠杆菌BL21（DE3）进行诱导、表达后纯化,用Western印迹和ELISA法进行抗原性初步评价。结果：在原核系统内经IPTG诱导表达后,Rv3425蛋白主要以包涵体形式存在,经复性和镍柱层析纯化后,纯度达95%以上;Western印迹和ELISA结果证明重组Rv3425具有较强的抗原活性;用纯化的Rv3425蛋白做抗原,临床诊断结核病人血清,阳性率达50%。结论：高纯度的Rv3425蛋白在结核病诊断方面具有很高的应用价值,可作为结核病诊断的备选抗原。