珊瑚白化及温度相关基因的研究进展

近年来,由于海洋酸化、海洋污染、海洋表面温度升高以及人类活动的影响,珊瑚礁遭受到了严重的白化袭击,导致珊瑚礁处于退化状态。相关功能基因在珊瑚白化过程中可能起到增强珊瑚的抗逆性和恢复能力等作用,探讨这些基因在珊瑚白化过程中的表达变化及调控作用也已经成为了当今的研究热点,通过分析其生理调控作用,可以深入了解珊瑚白化机制与恢复机制。本综述总结了珊瑚白化与温度的关系和珊瑚温度相关基因的研究进展,并重点介绍了细胞响应机制中的细胞免疫相关基因、细胞生长调控基因、钙离子相关基因、核酸稳定与修复相关基因以及其它重要基因的研究。     

植物体内的钙信使系绕

Ca对植物不仅仅是一种大量营养元素,更重要的是作为偶连胞外信号与胞内生理生化反应的第二信使,作为植物代谢和发育的主要调控者。本文介绍了Ca在植物细胞中的分布及其体内平衡机制,以及Ca2+信使系统调控的植物生理生化过程,讨论了外界信号通过Ca2+信使系统的传递和表达过程,Ca2+信使系统对基因表达的可能影响,以及Ca2+信使系统的作用机制,并提出了今后的研究方向。     

乳酸菌双组分信号转导系统研究进展

乳酸菌中存在着一种重要的调控机制--双组分信号转导系统,它可以通过调控乳酸菌的多种生理生化过程来适应外界环境的变化.就双组分信号转导系统的组成、作用机制以及乳酸菌中调控耐酸机制、细菌素的合成和黏性吸附等生理过程的双组分信号转导系统作一综述.     

植物体内的钙信使系统

Ca对植物不仅仅是一种大量营养元素,更重要的是作为偶连胞外信号与胞内生理生化反应的第二信使,作为植物代谢和发育的主要调控者。本文介绍了Ca在植物细胞中的分布及其体内平衡机制,以及Ca~(2+)信使系统调控的植物生理生化过程,讨论了外界信号通过Ca~(2+)信使系统的传递和表达过程,Ca~(2+)信使系统对基因表达的可能影响,以及Ca~(2+)信使系统的作用机制,并提出了今后的研究方向。     

群体感应QseB/QseC系统对外界环境变化的响应机制

细菌群体感应(quorum sensing, QS)是一种细菌种群之间和与环境之间的相互作用机制，不仅可以评估其自身物种的种群密度，还可以评估给定环境中其他细菌物种的种群密度，是维持细菌感知并响应环境变化的重要协调途径。编码鞭毛表达和组装以及运动性的基因是潜在的毒力相关因子，受细菌种群密度调节，利用群体感应激活。QseB/QseC双组分系统是参与鞭毛和运动基因调节的群体感应调节级联反应的一个重要组成部分。本文综述了细菌群体感应系统的种类及其作用，将近年来有关QseB/QseC双组分系统介导的群体感应系统结构功能、QseB/QseC信号转导调控机制以及QseB/QseC双组分系统在调控细菌致病性、生物膜形成、鞭毛运动性等方面所发挥的作用进行整理、归纳和总结，并对目前研究不足的地方作出了展望，希望能找出下一个研究的方向。对QseB/QseC信号系统介导的群体感应机制的深入研究，不仅为解决细菌耐药及致病机制等问题提供新思路，还可能为开发疫苗和药物提供新靶点。     

铜绿假单胞菌的双组分系统

双组分系统是存在于原核和少部分真核生物细胞中的信号转导系统,主要由组氨酸蛋白激酶和反应调节蛋白组成,通过感应外界环境信号、信号输入、磷酸基团传递、信号输出等环节调节基因表达,使细胞能更加适应环境变化。铜绿假单胞菌为条件致病菌,其双组分系统构成多样、功能复杂且参与介导耐药性产生,因此铜绿假单胞菌的双组分系统日益引起人们关注。本文对铜绿假单胞菌双组分系统的组成、信号转导机制、种类、研究方法及其临床意义进行了综述。     

温度对福寿螺生物学特性的影响及高低温适应机制研究进展

在全球气候变化背景下, 福寿螺在我国及全球进一步扩散。极强的生态耐受力及快速适应力是福寿螺能够在入侵地区迅速扩散的重要原因。其中, 环境温度对福寿螺的生存、生长、发育及繁殖至关重要, 是影响福寿螺分布、扩散及暴发的重要因素之一。文章在综述温度耐受范围的基础上, 总结了福寿螺高低温适应的生理生化及分子机制, 并对从温度适应性角度揭示入侵机制的研究前景进行展望。当前, 福寿螺温度适应的生理生化机制研究主要针对化合物以及相关酶活性变化开展, 分子机制研究主要集中在HSP基因的表达差异上。在染色体水平基因组完成测序的基础上, 福寿螺快速适应性进化的生理生态耐受性机制和表型可塑性机制有待深入开展。     

细菌细胞被膜压力响应的研究进展

细胞被膜是细菌监测外部环境变化并及时作出响应的第一道屏障,在面对温度、pH、渗透压、金属离子、活性氧以及抗生素压力时,对细胞进行保护。细胞被膜压力响应可以感受细胞被膜损伤,并通过调控转录以缓解压力,其中双组分系统和胞质外功能性σ因子是主要的压力响应系统。同时,越来越多的研究发现,非编码小RNA可与二者协同作用共同调节细胞被膜压力。由于革兰氏阴性菌和阳性菌的被膜结构不同,各自的响应机制也有所差异。该文基于细胞被膜结构,从革兰氏阴性菌和阳性菌两个方面详细介绍了细胞被膜压力响应及其最新研究进展,并展望了细胞被膜压力响应的未来研究方向。     

肠杆菌科细菌的Rcs信号转导系统——毒力、应激

Rcs是肠杆菌科细菌中的一种复杂的双组分信号转导系统,能调节细菌荚膜异多糖酸合成,以及细菌鞭毛基因、抗酸性基因等的表达。Rcs不同于典型的双组分系统,其由3个蛋白构成,磷酸转移过程分3步进行。不同细菌中的Rcs功能有所区别,主要为调控细菌的毒力和应激。本文在简单介绍细菌双组分信号转导系统的基础上,重点对肠杆菌科细菌Rcs的组成、功能及磷酸转移机制进行综述。     

革兰氏阴性菌的Cpx双组分调控系统

细菌主要通过单组分、双组分、三组分调控系统来适应外界环境变化以保证自身的正常生长和繁殖。Cpx系统是革兰氏阴性菌中普遍存在的双组分调控系统之一,作为双组分调控系统的重要一元,它由细胞膜组氨酸蛋白激酶CpxA、细胞质响应调节蛋白CpxR以及细胞周质空间辅助调节蛋白CpxP构成。本文着重介绍了Cpx系统各组分的结构特征,并结合前人的文献和我们近期的研究成果,综述了Cpx系统信号整合的最新研究进展,提出了尚待解决的问题及进一步的研究方向,为科研人员对Cpx双组分调控系统的研究提供一定的帮助。     

革兰氏阴性菌的Cpx双组分调控系统

摘要:细菌主要通过单组分、双组分、三组分调控系统来适应外界环境变化以保证自身的正常生长和繁殖。Cpx系统是革兰氏阴性菌中普遍存在的双组分调控系统之一,作为双组分调控系统的重要一元,它由细胞膜组氨酸蛋白激酶CpxA、细胞质响应调节蛋白CpxR以及细胞周质空间辅助调节蛋白CpxP构成。本文着重介绍了Cpx系统各组分的结构特征,并结合前人的文献和我们近期的研究成果,综述了Cpx系统信号整合的最新研究进展,提出了尚待解决的问题及进一步的研究方向,为科研人员对Cpx双组分调控系统的研究提供一定的帮助。     

雪衣藻Chlamydomonas nivalis适应温度周期性变化的生理响应和分子机制

【目的】雪衣藻(Chlamydomonas nivalis)分布于高山积雪和两极地区,可耐受低温胁迫和温度骤变,其适应温度变化的分子机制目前尚不清楚。【方法】本研究基于温度周期性变化下雪衣藻生理指标的响应规律,选择10个取样点进行转录组测序。运用加权基因共表达网络分析(weighted gene co-expression network analysis, WGCNA)划分得到17个共表达模块,从中找到5个与样品处理显著关联的模块,并对温度骤变的时间点进行基因差异表达分析。最后对筛选得到的基因集进行功能注释分析。【结果】转录组学分析显示,C. nivalis在温度周期变化下基因表达量发生了全局变化,其中果糖和甘露糖代谢通路、淀粉和蔗糖代谢通路、谷胱甘肽代谢通路以及抗坏血酸和醛酸代谢通路中关键酶的编码基因在低温下上调表达。研究还发现在温度周期变化下,C. nivalis中蛋白质质量控制系统、光合作用系统、DNA修复系统相关基因响应温度变化。【结论】本研究为揭示雪衣藻适应温度胁迫的分子机制提供了重要线索,丰富了生物抗逆基因资源库。     

外源NO对转基因白桦外源基因表达及DNA甲基化的影响

为探讨外源NO诱导转基因白桦外源基因表达与基因组DNA甲基化之间的关系,本研究分析了NO供体硝普钠（sodium nitroprusside,SNP）对转基因白桦愈伤组织中外源基因BGT转录的影响,并对此过程中基因组DNA甲基化水平、甲基转移酶基因DRM、MET表达量及生理生化指标进行研究。结果表明：2 mmol·L^-1SNP处理后,转基因白桦防御酶活性、丙二醛（MDA）含量显著升高,表明高浓度NO对白桦细胞正常生命活动产生了伤害;甲基转移酶DRM和MET基因上调表达,基因组DNA甲基化水平由10.6%增加到16.5%,外源基因BGT表达量在6 h时显著增加,3 d时仅为对照的0.46倍,说明转基因白桦外源BGT基因的表达对高浓度NO响应明显且受基因组甲基化水平的影响。本研究揭示了转基因白桦外源BGT基因和甲基转移酶MET、DRM基因对高浓度NO的响应模式,分析了基因组甲基化水平及生理生化特征的变化,为转基因植物生长发育的表观遗传调控和外源基因表达影响机制的研究奠定基础。     

2-苯乙醇对酿酒酵母生理生化特性影响

【目的】研究在不同浓度2-苯乙醇作用下,酵母生理生化特性的变化规律,为优化2-苯乙醇生物合成过程提供重要依据。【方法】透射电镜观察细胞形态;流式细胞术检测细胞膜渗透性、胞内ROS浓度、线粒体膜电位;实时荧光定量PCR检测关键酶基因表达。【结果】随着2-苯乙醇浓度增加(从0到4.0 g/L),酵母细胞分解代谢能力、细胞膜渗透性及aro10基因表达量逐渐降低;线粒体膜电位逐渐增加;胞内ROS浓度先增加后减少。当2-苯乙醇浓度从2.4 g/L增加到3.0 g/L,酵母的分解代谢能力、细胞膜渗透性、aro10基因表达水平等生理生化特性都发生较为显著的变化。【结论】产物原位转移过程中水相2-苯乙醇浓度可考虑控制在2.4 3.0 g/L。     

乳酸乳球菌双组分系统调控有氧呼吸的研究

【背景】乳酸乳球菌作为食品行业的代表性菌株,如何通过双组分系统响应环境因子与代谢调控的分子机制研究,对发酵食品产业和益生菌制剂行业有着重要的意义。【目的】探究乳酸乳球菌双组分系统对有氧呼吸代谢调控的相关网络,为乳酸菌适应性代谢研究提供新思路。【方法】采用生物信息学方法,系统性地分析乳酸乳球菌双组分系统组氨酸激酶和反应调节因子的结构域组成及预测双组分系统功能,筛选出与有氧呼吸有潜在联系的双组分,并进一步通过基因转录表达和非靶向代谢组学验证。【结果】以乳酸乳球菌的代表菌株NZ9000为例构建相互作用蛋白网络,显示双组分系统与丙酮酸代谢网络关键连接点为丙酮酸铁氧还蛋白氧化还原酶(nifJ)。在不同的生长时期,Lactococcus lactis NZ9000双组分转录表达在延滞期变化显著。与厌氧培养相比,有氧培养和有氧呼吸培养的菌体双组分呈现下调趋势。双组分系统参与乳酸菌氧化应激和血红素胁迫过程。【结论】明确乳酸乳球菌参与有氧呼吸的双组分系统以及代谢通路,有助于提高发酵剂、益生菌剂的存活率和竞争力。     

乳酸菌双组分信号转导系统

乳酸菌广泛应用于食品发酵工业中,其中有些菌种是重要的益生菌.乳酸菌中存在着双组分信号转导系统,参与乳酸菌的多种生理生化过程,是其代谢活动的重要调控机制.本文就双组分信号转导系统的组成、作用机制、类型、特点以及乳酸菌中双组分信号转导系统作一综述.     

细菌Cpx双组分信号转导系统应对外界环境变化的响应调节机制研究进展

细菌能够在其他微生物无法生存的环境中生长,必然具有更加强大的适应外界环境的能力。细胞信号转导的效率决定了细菌对外界刺激做出应答反应的速率和能力。双组分调控系统是维持细菌在压力环境中存活的重要结构。Cpx双组分信号转导系统是革兰氏阴性菌中普遍存在的双组分调控系统之一,在响应外界环境变化并做出适应性反应的过程中起着主要作用。本文主要针对细菌中双组分信号转导系统的种类、Cpx双组分信号转导系统参与的调控、Cpx双组分信号转导系统所调控的靶基因及其生理行为的研究进展进行综述,以期为科研人员更深入的研究提供思路和理论基础。     

细菌群体感应参与铜绿假单胞菌胞内聚羟基脂肪酸酯合成的调控

群体感应是细菌根据细胞密度变化调控基因表达的一种调节机制。铜绿假单胞菌中QS系统由lasI和rhlI合成的信号分子3OC12-HSL和C4-HSL以及各自的受体蛋白LasR、RhlR组成,它们以级联方式调控多个基因表达。【目的】研究细菌群体感应(QS)对聚羟基脂肪酸酯合成的调控。【方法】利用铜绿假单胞菌PAO1及其QS突变株为材料通过气相色谱、荧光定量PCR在生理和分子水平上研究QS对聚羟基脂肪酸酯合成的调控。【结果】QS信号分子合成抑制剂阿奇霉素处理铜绿假单胞菌PAO1和QS突变株导致胞内PHA积累量显著减少;铜绿假单胞菌PAO1中C4-HSL合成酶基因rhlI缺失突变株PAO210胞内PHA积累量与野生型无差别;而3OC12-HSL合成酶基因lasI缺失突变株PAO55、3OC12-HSL受体合成酶基因lasR缺失突变株PAO56以及lasI/lasR双缺失突变株PAO57胞内PHA含量与野生型相比明显减少;lasI和lasR的突变株体内PHA合成酶基因phaC1的表达量显著降低,信号分子3OC12-HSL回补实验使phaC1的表达量可恢复到野生株水平,但只可部分恢复lasI缺失导致的胞内PHA合成。【结论】由此推测,铜绿假单胞菌群体感应系统中lasI/lasR系统参与胞内聚羟基脂肪酸酯合成的调控。     

细菌Cpx信号转导系统的功能及调控机制研究进展

Cpx (conjugative pilus expression)双组分信号转导系统是革兰阴性细菌中一种复杂的包膜应激系统,能感应从不同信号传输点传入的多种包膜信号。位于胞质中的反应调节子CpxR磷酸化后能够调节众多编码内外膜上相关蛋白基因的表达。Cpx系统的激活还能调节细菌对抗生素和酸等压力的抵抗性。本文介绍了Cpx系统的组成,重点对Cpx系统的信号感应及调控机制进行综述,以期为Cpx系统的调控网络及其调节细菌重要生理过程的研究提供参考依据。     

yhcZ基因在苏云金芽胞杆菌生长中的功能研究

在枯草芽胞杆菌和蜡样芽胞杆菌中,yhcZ基因和yhcY基因组成双组分系统调控细菌生长,但yhcZ基因在苏云金芽胞杆菌中发挥的生物学功能尚未明确。本研究通过基因功能注释、上下游基因排列分析和氨基酸序列比对,证实苏云金芽胞杆菌库斯塔克亚种HD73中HD73_5824基因为yhcZ基因,推测其与HD73_5825基因(yhcY基因)共同组成双组份系统调控细菌生长。利用同源重组技术敲除HD73菌株中的yhcZ基因获得缺失突变体HD (ΔyhcZ),其在LB和SSM培养基中生长均慢于野生型HD73,而互补菌株HD(ΔyhcZ::yhcZ)菌株则能够部分恢复生长,表明yhcZ基因的缺失影响了该菌株细胞的生长。在以0.4%葡萄糖为唯一碳源的M9培养基中,HD (ΔyhcZ)生长速度快于HD73,表明yhcZ基因在该菌株吸收利用葡萄糖的过程中发挥重要作用。Biolog实验显示HD (ΔyhcZ)的单孔颜色变化率低于HD73,且对D/L-丝氨酸、甲酸、D-葡糖酸、L-组胺,D-乳酸甲酯以及柠檬酸等的吸收利用能力低于HD73,表明yhcZ基因能显著影响HD73菌株对碳源的利用。同时,HD(ΔyhcZ)对8% NaCl的耐受能力弱于HD73,表明该基因可能参与细菌细胞应力响应相关基因的表达与调控。以上结果表明yhcZ基因在HD73菌株生长过程中对葡萄糖及其他碳源的利用具有重要的促进作用。本研究结果为解析yhcZ基因调控葡萄糖及碳源利用的分子机制奠定基础,且为进一步研究细菌生长及发酵提供参考。