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。     

细菌调节蛋白Hfq研究进展

Hfq是一个高度保守的RNA结合蛋白,最初被发现是作为大肠杆茵(E.coli)RNA噬菌体QB复制所必需的管家因子,现在则被认为是细菌基因转录后调控的关键因子,广泛参与细茵多种生命活动的调控.与真核生物中Sm和Sm样蛋白相似,Hfq可以通过形成同源六聚体结合富舍A、U的单链RNA参与RNA间互作.同时Hfq蛋白还可与体内的多种RNA调节蛋白如polyA聚合酶Ⅰ(PAP Ⅰ)、多聚核苷酸磷酸化酶(PNP)、RNA酶E(RNase E)等并调节他们的活性.此外,Hfq对自身的表达也具有回馈抑制作用.本文主要结合Hfq的研究历史和最新进展,对其分子结构、作用机制、生理功能以及系统进化中的地位做一综述.     

大肠杆菌全局调控蛋白CsrA中抑制十字花科黑腐病菌胞外蛋白酶活性所必需的氨基酸残基的鉴定

CsrA/RsmA蛋白家族是细菌中一类重要的转录后全局调控因子,它们调控细菌的碳代谢、次生代谢、运动、生物被膜形成以及致病等过程。CsrA/RsmA蛋白家族通常由60~72个氨基酸基组成,其中第1至第52位氨基酸高度保守,而第53位以后的氨基酸则高度可变。目前人们认为其氨基酸高度保守性是不同种属细菌CsrA/RsmA功能和作用机理相似的基础,但是其高度可变区与不同种属CsrA/RsmA蛋白功能差异的关系尚不清楚。我们之前的研究显示,大肠杆菌(Escherichia coli)的CsrA(CsrAE.coli)蛋白的高度可变区(第53至第61位氨基酸残基)具有强烈的抑制十字花科黒腐病菌(Xanthomonas campestris pathovar campestris,简称Xcc)胞外蛋白酶活性的能力。本研究中,我们采用丙氨酸置换方法,确定了CsrAE. coli可变区中抑制Xcc胞外蛋白酶活性必需的氨基酸残基。结果显示,CsrAE. coli蛋白的第54位赖氨酸(K54)、第60位丝氨酸(S60)和第61位酪氨酸(Y61)置换成丙氨酸后,CsrAE. coli蛋白丧失了抑制Xcc胞外蛋白酶活性的能力;而其它位点的丙氨酸置换不影响其抑制Xcc胞外蛋白酶活性的能力。这个结果证明K54、S60和Y61是CsrAE. coli抑制Xcc胞外蛋白酶活性所必需的,为揭示大肠杆菌的CsrA E.coli蛋白抑制Xcc胞外蛋白酶活性的分子机理奠定基础。     

革兰氏阳性菌非编码小RNA的研究进展

sRNA（非编码小RNA）通过碱基配对的方式与靶mRNA结合,抑制或激活转录过程、调节蛋白质的表达,以核酸的形式发挥其生物学功能。随着RNA深度测序（RNAseq）技术、生物信息学预测以及实验分析手段的日渐发展和完善,数以百计的sRNA被发现并得到验证。作为转录后调控因子,sRNA因在诸多生理过程中起到了关键的调节作用而得到了广泛的关注。以革兰氏阳性菌为切入点,总结了近年来sRNA的筛选、鉴定和功能研究等方面取得的进展,梳理分析了sRNA调控与毒力因子、群体感应、铁代谢和双组分系统等之间的内在联系,并展望了sRNA未来的研究方向。     

热休克因子1活性的调控机制

热休克因子1(HSF1)是调控热休克蛋白(HSPs)表达的核心转录因子,可被热应激、氧化应激、缺氧/血、pH下降等刺激因素激活,与靶基因的热休克元件特异性结合,增强HSPs表达,发挥内源性保护作用.HSF1活性的调控发生在HSF1三聚化、转位入核、结合DNA和调节转录等多个环节,受到分子伴侣蛋白、磷酸化作用、氧化-还原等机制共同调控,其复杂而精确的调控对于应激应答、生长发育等过程有重要意义.     

动物细胞的基因转录调控:来自生化研究的启示

在真核细胞中,转录调控可以发生在多个层面,包括结构和功能迥异的RNA聚合酶、对应的广谱起始因子、基因特异性调控因子(DNA结合蛋白)以及各种共调节因子(coregulatory factors)。这些共调节因子可以通过染色质修饰,如组蛋白乙酰化和甲基化,或更直接地促进转录起始复合物的形成。通过一系列体外转录活性实验的研究,转录相关的酶、蛋白因子的性质和功能以及作用机制正逐步被揭示出来。该文将具体阐述近几十年科学家们在转录共调节因子方面取得的进展。     

细菌转录起始调控机制*

原核生物同一种群的每个细胞都是和外界环境直接接触的,它们主要通过开启或关闭某些基因的表达来适应环境条件。所以,环境因子往往是调控的效应因子,必须严格调控转录来确保细胞对环境改变做出有效且充分的反应。原核生物基因的表达受多种因素的调控,而对于大多数细菌来说,调控基因表达的关键步骤是启动子识别和RNA聚合酶启动转录。在细菌的细胞中,可以通过调节RNA聚合酶的活性以及改变RNA聚合酶对启动子的结合来优化基因的转录过程以适应不同环境变化。总结了目前已发现的参与细菌细胞转录调节的各类因子,从这些因子对启动子的作用、RNA聚合酶的作用以及两者的相互作用等方面阐述它们调控基因表达的分子机制。总结多种基因调控的作用,加深对转录起始过程的认识,希望能对未来调控转录起始过程来实现目标基因的高效表达和不利基因的抑制表达提供思路,为以后的工业菌株改造提供依据。     

金黄色葡萄球菌非编码小RNA的研究进展

金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus,S.aureus)是困扰全球公共卫生及人类健康的重要病原菌,其引起的各种临床感染与该菌表达的多种毒力因子密切相关,而这些毒力因子表达受到调节性因子的精确调控,在细菌致病机制中发挥着核心作用。非编码小RNA(Small non-coding RNA,s RNA)是基因表达的一类重要调节因子,可使细菌对环境因素做出反应,调节其应激适应性及毒力因子表达。但到目前为止,仅少数金黄色葡萄球菌s RNA的生物学功能得到阐述。本文将针对这些调节性s RNA的研究进展作一综述。     

葡萄球菌毒力调控中的群体感应系统

葡萄球菌细胞密度依赖性的多基因表达调控(群体感应)系统,是通过自身诱导与信号转导途径使其感知环境信息,调节多种毒力因子的表达。这些毒力因子的表达受agr、sae以及arl等多种基因表达系统的紧密调控,同时也受Sar家族蛋白的调节。此外,葡萄球菌毒力及抗性密切相关的生物膜形成与发育,也受群体感应系统的影响。对群体感应系统的自身诱导作用的干扰,原则上可成为寻找新型抗菌药物较适合的途径。