西瓜食酸菌Ⅲ型效应蛋白AopBF1的鉴定与功能分析

【背景】细菌性果斑病（bacterial fruit blotch,BFB）是一种发生在葫芦科作物上的检疫性病害,其病原菌为西瓜食酸菌（Acidovorax citrulli）,西瓜食酸菌通过Ⅲ型分泌系统（type Ⅲ secretion system,T3SS）将重要的致病因子Ⅲ型效应蛋白（type Ⅲ effector,T3E）转运到植物体内,从而致病。目前,对于T3E致病机制的认识非常有限。课题组前期已鉴定到西瓜食酸菌FC440菌株中的一些候选T3E。【目的】明确西瓜食酸菌FC440菌株候选T3E中AopBF1的序列特征、转运特性及其在病原菌致病过程中的作用,可以为深入解析病原菌致病机制奠定理论基础。【方法】利用生物信息学手段,预测分析AopBF1的T3E序列特征;通过RT-qPCR、无毒蛋白报告系统检测AopBF1所受调控及其转运特性;观察aopBF1突变体（插入突变）及过表达时西瓜食酸菌的致病力表型,分析AopBF1对西瓜食酸菌致病性的贡献。【结果】AopBF1具有T3E的序列特征、不含保守结构域,具有蛋白激酶序列特征;AopBF1在T3SS核心调控基因hrpX、hrpG突变株中的表达量显著降低;当aopBF1基因与AvrBs1功能区（59-445 aa）片段同时于avrBs1突变株中表达时,能够诱发含Bs1蛋白的ECW-10R辣椒叶片发生过敏性坏死反应;aopBF1突变株对寄主黄瓜的致病力显著减弱,而同时黄瓜组织中过氧化氢、超氧阴离子自由基及胼胝质的积累量表现为显著增加;AopBF1过表达菌株对寄主的致病力显著增强,其在诱导本氏烟的hypersensitive response （HR）反应发生上表现延迟;AopBF1瞬时表达时,显示定位于本氏烟细胞的细胞质、细胞核和细胞膜,可诱发本氏烟发生HR反应,促进PAMP-triggered immunity （PTI）及激素通路相关基因的表达。【结论】AopBF1是西瓜食酸菌的一个具有蛋白激酶特征的T3E,抑制寄主活性氧和胼胝质积累等PTI免疫反应以促进西瓜食酸菌的致病,激发含R抗性蛋白的本氏烟的PTI和激素相关抗病免疫反应。     

西瓜食酸菌Ⅲ型分泌效应物基因aopW功能初步分析

【背景】细菌性果斑病(bacterial fruit blotch,BFB)是葫芦科植物上一种严重的检疫性病害,其病原菌为西瓜食酸菌(Acidovorax citrulli)。目前已知Ⅲ型分泌效应物(typeⅢsecreted effectors,T3SEs)是该病菌的关键致病因子,但对其效应物功能和作用机制的认识非常有限。【目的】鉴定西瓜食酸菌Ⅲ型分泌效应物基因aopW,分析其编码蛋白质影响植物免疫的方式,为更深入地认识该基因在西瓜食酸菌致病机制中的作用奠定基础。【方法】利用生物信息学分析其序列特征;借助荧光定量PCR技术分析aopW的表达调控及其与抗病相关基因表达间的关系;利用基因突变及基因功能互补手段,通过分析致病性、寄主活性氧积累量等解析基因功能;采用瞬时表达技术了解AopW诱导非寄主hypersensitive response (HR)能力及其亚细胞定位情况。【结果】aopW基因启动子区存在Ⅲ型分泌系统(type Ⅲ secretion system,T3SS)核心基因结合位点,其编码的蛋白不存在信号肽和跨膜螺旋区,与Ⅲ型分泌效应物harpin蛋白同源;T3SS核心基因hr...     

西瓜食酸菌RND蛋白家族外排转运体cusB基因抗铜功能研究

【目的】研究RND外排泵中cus B基因突变对西瓜食酸菌抗铜性的影响。【方法】采用Tn5转座子随机插入基因组制备筛选得到突变体,通过双亲杂交的方法构建功能互补菌株,并从西瓜食酸菌抗铜性、胞外纤维素酶和胞外蛋白酶分泌、胞外多糖产生、生物膜形成、致病性及过敏性反应等方面阐明RND外排泵中MFP蛋白亚基对西瓜食酸菌的影响。【结果】突变体Δcus B在含有1.25 mmol/L或2.5 mmol/L Cu SO4的KMB平板上不能生长,cus B基因的突变导致西瓜食酸菌的胞外多糖分泌和生物膜形成与野生型有差异,但不影响胞外纤维素酶、胞外蛋白酶、致病性及过敏性反应。【结论】RND外排泵相关基因cus B的突变会影响西瓜食酸菌的某些生物学特性,并导致病菌对铜十分敏感。研究以RND外排泵转运重金属为导向初步解析了西瓜食酸菌的抗铜机制。     

西瓜食酸菌与黄瓜互作转录组分析

【背景】细菌性果斑病是一种严重的种传细菌病害,其病原菌为西瓜食酸菌。截至目前对该病病原菌与寄主的互作机制认识极为有限。葫芦科的模式植物黄瓜易被西瓜食酸菌侵染发病,对西瓜食酸菌-黄瓜互作体系进行转录组分析,可以为探究西瓜食酸菌与寄主互作机制奠定重要基础。【目的】解析西瓜食酸菌-黄瓜互作时的相互响应规律。【方法】以细菌悬液注射接种6d黄瓜子叶,处理48 h的子叶作为转录组测序样本。利用RNA-Seq技术分析西瓜食酸菌FC440菌株与黄瓜9930品种互作时基因的表达特征。【结果】测序数据质量分析发现,各样品不同重复间相关性较强,与参考基因组比对率达95%以上,聚类分析发现对照组与处理组表达模式相反,样品处理达到一定效果,表明数据整体质量较高。选取6个差异表达基因进行RT-qPCR验证,结果显示6个基因的表达模式与转录组结果基本一致,表明转录组测序结果比较可靠。西瓜食酸菌和黄瓜互作48 h后,在转录组水平分别检测到1 618个和8 698个差异表达基因。Gene Ontology (GO)功能注释显示,细菌的差异基因显著富集在细胞组分中的细胞膜(37.5%)和膜部分(27.0%),生物过程中的氧化还原过程(66.7%)以及分子功能中的水解酶活性(66.5%);黄瓜的差异基因显著富集在细胞组分中的质体(22.2%)和叶绿体(21.3%),分子功能中的催化活性(70.0%)以及生物过程中的碳水化合物衍生物代谢(32.2%)。Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG)分析显示,细菌中致病相关基因显著富集在群体感应及细菌趋化性途径,而且群体感应系统基因下调更显著。黄瓜中调控钙依赖蛋白激酶(Calcium-Dependent Protein Kinase,CDPK)、钙调素和类钙调素(Calmodulin and Calmodulin-Like,CaMCML)及呼吸氧暴发激酶(Respiratory Burst Oxidase Homologne,Rboh)的基因总体上调,调控苯丙氨酸裂解酶(Phenylalanine Ammonia-Lyase,PAL)的基因和谷胱甘肽S-转移酶(Glutathione S-Transferase,GST)的基因在相应代谢途径中数量最多且上调程度明显。【结论】获得较高质量的西瓜食酸菌与黄瓜互作的转录组测序结果。群体感应与西瓜食酸菌FC440菌株致病力密切相关;寄主黄瓜应对西瓜食酸菌侵染以Ca~(2+)信号激活的防御反应为主。PAL和GST在黄瓜抵抗西瓜食酸菌侵染中发挥重要作用。本研究为进一步深入解析西瓜食酸菌与寄主互作的机制奠定了基础。     

西瓜食酸菌抗铜基因cueR的生物信息学分析及功能验证

【背景】CueR被证实在模式细菌大肠杆菌的Cue抗铜系统中参与转录调控,西瓜食酸菌(Acidovorax citrulli)中是否有类似的机制尚不清楚。【目的】鉴定西瓜食酸菌中的cueR基因、分析其编码蛋白的特点与功能,可以为进一步探究类Cue系统在西瓜食酸菌铜稳态中的作用机制奠定基础。【方法】以大肠杆菌等4个模式细菌中已经鉴定的CueR为参照,运用生物信息学手段对西瓜食酸菌的CueR (AcCueR)与大肠杆菌的EcCueR、铜绿假单胞菌的PaCueR、沙门氏菌的SeCueR、霍乱弧菌的VcCueR蛋白进行结构、性质、亚细胞定位、互作因子等特征分析;利用同源重组插入突变技术构建西瓜食酸菌FC440菌株cueR基因的突变体,并制备突变体基因功能互补菌株,比较分析各菌株抗铜性表型。【结果】西瓜食酸菌和铜绿假单胞菌的CueR序列相似性最高;5个细菌的CueR蛋白均属于HTH-MerR-SF超家族,三级结构主要由α-螺旋和无规则卷曲构成;5种蛋白结构相似;AcCueR可以与西瓜食酸菌中P型ATP酶(即CopA)、多铜氧化酶CueO产生互作,且copA启动子中存在一个与CueR结合的回文结构。在含Cu~(2+)培养基上,突变菌株FC440(?cueR)生长能力明显减弱,基因功能互补菌株FC440(?cueR-cueR)的生长能力则完全恢复。【结论】西瓜食酸菌中的cueR基因与菌的抗铜性相关,其AcCueR蛋白与大肠杆菌等菌中的CueR具有相似的结构与功能,在西瓜食酸菌中可能存在类似于大肠杆菌的Cue抗铜系统。     

青枯劳尔氏菌多基因家族III型效应蛋白在植物病害发展及防御系统中的作用

青枯劳尔氏菌是导致多种重要经济作物毁灭性枯萎（bacterial wilt）的一种土传病害,严重危害热带和亚热带地区食品安全。该细菌通过III型分泌系统（T3SS）向寄主细胞注射大量效应蛋白（T3Es）。效应蛋白是把双刃剑,既可诱导植物感病,又能激活植物防御系统。具有特殊重复结构的效应蛋白被归类成多基因家族,各家族成员协同致病,但其分子机制尚不清楚。本文围绕近年来有关多基因家族效应蛋白结构、功能和致病性等方面最新进展进行综述,为青枯菌致病机理和病害防治提供新思路。     

曲酸产生菌激光诱变效应的研究

采用经紫外线(UV)、^60Co、亚硝基胍(NTG)复合诱变得到的黄曲霉曲酸产生菌(UCN7—12),进行激光诱变处理。研究证实在经过UV、^60Co、NTG诱变处理后,黄曲霉突变株用He—Ne激光与YAG激光进行诱变处理仍能提高产酸率,其中He—Ne激光辐照处理20min,正变率为12．1％,产量提高约13％。YAG激光辐照处理300sec,正变率16．7％,产量提高18．3％。说明上述两种激光对黄曲霉曲酸产生菌有一定的诱变效应。     

铁效应元件结合蛋白的双重功能

铁效应元件结合蛋白的双重功能李昕权,郑敏（华西医科大学附属二院血液研究室,成都６１００４１）关键词　铁效应元件结合蛋白,顺乌头酸酶铁代谢平衡调节中,铁效应元件结合蛋白（ｉｒｏｎｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅｅｌｅｍｅｎｔｂｉｎｄｉｎｇｐｒｏｔｅｉｎ,ＩＲＥ－Ｂ...     

细菌Ⅵ型分泌系统效应蛋白的装配及功能的研究进展

蛋白分泌作为细胞之间传递信号的途径之一,在微生物生存竞争中也扮演着重要的角色。革兰氏阴性菌可以通过Ⅵ型分泌系统(type Ⅵ secretion system, T6SS)将效应蛋白传递至胞外或原核和真核微生物中,从而介导微生物间的竞争或宿主-细菌的相互作用,最终建立竞争优势。本文主要总结了T6SS的结构与组成,并重点对效应蛋白的装配以及其与免疫蛋白的作用机制的研究进展进行阐述,为以后靶向T6SS抗菌药物的研制提供新思路。     

沙门菌效应蛋白对宿主细胞的影响及分子机制

沙门菌(Salmonella spp.)作为胞内病原菌,通过侵入宿主细胞,导致人类和多种动物感染疾病。在与宿主细胞的长期斗争中,沙门菌进化出多种机制来逃避宿主的监视与防御,从而完成侵入并生存增殖的过程。尽管一些效应蛋白靶向的宿主因子已经被发现,但大多数效应蛋白的靶点尚且未知。本文综述了沙门菌效应蛋白对宿主细胞生理活动的影响,包括对细胞骨架的变化、炎症应答、胞膜修饰和滤泡的胞内移动现象及其分子机制进行阐述。     

志贺氏菌III型分泌系统及其致病机理

摘要:志贺氏菌的侵袭能力归功于其具有的特殊武器——III型分泌系统,这方面的研究一直以来都是病原微生物领域关注的焦点,本文将对近年来志贺氏菌III型分泌系统的研究进展进行简要综述。     

肠道病原菌III型分泌系统效应蛋白调控宿主细胞NF-κB和MAPK信号通路的研究进展

病原细菌感染对人类健康构成了严重的威胁,一类具有III型分泌系统(Type III secretion system,T3SS)的肠道致病细菌可以通过T3SS将效应蛋白“注射”到宿主细胞中,模拟和操纵宿主细胞的多种信号转导通路,包括细胞凋亡、细胞自噬和炎症反应等,从而有效地逃逸宿主的防御,增强感染性和致病性。本文综述了肠道病原菌T3SS效应蛋白在调控宿主炎症反应中NF-κB和MAPK通路的最新研究进展。     

利用酿酒酵母YPG30验证橡胶树白粉菌OhIsc1蛋白的分泌功能

橡胶树白粉菌(0idium heveae)引起的橡胶树白粉病严重影响天然橡胶产量而造成经济损失.水杨酸(salicylic acid,SA)是植物细胞内一种重要的抗病防卫反应的信号分子.植物病原物在致病过程中会分泌出异分支酸酶(isochorismatase,ISC)水解异分支酸,从而抑制植物中SA的积累并影响植物的抗病性.本研究通过生物信息学方法鉴定到橡胶树白粉菌中存在一个异分支酸酶同源蛋白的编码基因(OhIsc1),长度为693 bp,具有3个内含子,cDNA大小为600 bp,编码199个氨基酸,且该蛋白为预测的非经典型分泌蛋白,具有ISC保守结构域,属于异分支酸酶蛋白家族,但不具有信号肽.利用同源克隆法获得OhIsc 1的cDNA序列,并构建pYES2-0hIsc1载体,将载体转化到酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)菌株YPG30,获得表达OhIsc 1的转化子.通过Western blot免疫印迹方法在转化子的胞外液中检测到OhIsc1-HA,表明OhIsc1可被酵母细胞分泌至胞外.本研究证实OhIsc1为分泌蛋白,为后续深入研究验证OhIsc 1的分泌功能及其在病菌致病过程的角色提供了基础.     

沙门菌对酸压力的应答及其与毒力的关系

沙门菌(Salmonella spp.)作为肠道细菌,必须克服胃中酸性环境,才能进一步入侵宿主肠道上皮细胞。已有的研究表明,沙门菌通过进化出多种应答机制,增强自身在酸性环境下的生存。本文回顾了沙门菌的耐酸特性,阐述了抵御酸压力时的几种应答机理,包括胞内pH的维持、调控酸激蛋白的时序表达以及细胞膜特性的改变。这些研究对人类了解和控制沙门菌的感染具有重要的指导意义。     

丁香假单胞菌中的III型分泌系统及其调控机制研究进展

丁香假单胞菌(Pseudomonas syringae)是引起许多作物病害的一种革兰氏阴性病原细菌。该细菌入侵寄主植物细胞主要通过其III型分泌系统(type III secretion system,T3SS)将效应蛋白转入到寄主真核细胞内,抑制寄主免疫功能,以达到成功侵染和定殖的目的。III型分泌系统的主调控因子RhpR/S通过感受环境信号的变化直接调控hrpR/S及其他毒力相关通路。同时III型分泌系统基因的表达也受到其他调控因子的影响,包括σ因子HrpL、双组分系统GacA/S、Lon蛋白酶、第二信使分子和环境信号等。本文在简要介绍丁香假单胞菌III型分泌系统组成和功能的基础上,综述丁香假单胞菌III型分泌系统调控机制的最新研究进展,以期为深入探究病原菌的致病机制提供参考和思路。     

马铃薯晚疫病菌全基因组分泌蛋白的初步分析

利用马铃薯晚疫病菌全基因组测序结果,结合计算机技术和生物信息学的方法,对马铃薯晚疫病菌的蛋白进行分析,为明确该病原菌与寄主互作的分子机制奠定基础。文章应用信号肽预测软件SignalP v3.0和PSORT,跨膜螺旋结构预测软件TMHMM-2.0和THUMBUP,GPI锚定位点预测软件big-PI Predictor,亚细胞器中蛋白定位分布预测软件TargetP v1.01,对已经公布的马铃薯晚疫病菌全基因组22 658个蛋白质氨基酸序列进行分析。结果发现,晚疫病菌全基因组编码蛋白中有671个为潜在的分泌型蛋白,占编码蛋白总数的3.0%。其中有45个分泌蛋白有功能方面的描述,其功能涉及细胞代谢、信号转导等方面;此外,还有一些与激发子类似的分泌蛋白,它们可能与晚疫病菌的毒性有关。     

水稻内生成团泛菌YS19共质体形成差异表达蛋白MalE及其兼职功能

成团泛菌YS19是从水稻“越富”品种中分离的一种优势内生细菌,与宿主水稻互作时具有多种促生作用,其形成的共质体(symplasmata)结构与菌体抗逆及与宿主互作有重要意义．研究发现了一种在YS19共质体形成阶段高表达的差异蛋白,对其用肽指纹图谱进行鉴定,发现其属于周质空间麦芽糖结合蛋白家族．克隆了该蛋白质的基因,重组表达并分离纯化了该蛋白质,发现它是一种兼职功能蛋白,其不仅参与麦芽糖的ABC运输系统,而且在强酸环境下不易发生变性沉淀,并可通过疏水面的显著暴露结合底物蛋白来发挥分子伴侣活性,这些兼职功能构成了菌体抗逆生存适应性的重要分子基础．     

肺炎克雷伯菌Ⅲ型菌毛的提取与鉴定

将表达Ⅲ型菌毛的肺炎克雷伯菌临床分离株Kp7在改良Minka液体培养基上传代培养,使之充分菌毛化,大量收集菌毛生长良好的细菌,利用热洗脱法分离提取菌毛,经硫酸铵沉淀、透析后进行蔗糖密度梯度离心,收集20%~30%梯度中的蛋白带,经SDS-PAGE电泳可见1条大小在20.5 ku的蛋白条带。提纯菌毛保留了甘露糖抵抗血凝特性,并与用Kp7全菌免疫家兔制备的高免血清在Western blot中反应呈阳性,证实其条带为Ⅲ型菌毛主要结构蛋白。     

沙门菌毒力效应蛋白对宿主NF-κB信号通路的调控

沙门菌(Salmonella)通过向宿主细胞分泌毒力效应蛋白(effector protein)来调控细胞内一系列的信号传导通路,从而有利于沙门菌的侵染和繁殖。NF-κB信号通路在宿主对病原菌的炎症反应及免疫应答中发挥着重要的作用,也是很多毒力效应蛋白调控的靶点。沙门菌致病岛(Salmonella pathogenicity island,SPI)-1上的毒力效应蛋白Sip A、Sop E、Sop E2和Sop B都能激活宿主细胞的NF-κB信号通路,而毒力效应蛋白Spt P、Avr A、Ssp H1以及SPI-2上的Sse L能有效地抑制NF-κB信号通路。研究这些毒力效应蛋白对NF-κB信号通路的时相调控和协同作用,将进一步揭示沙门菌的致病机制。     

铜绿假单胞菌pfm基因对三型分泌系统效应蛋白的影响

[目的]检测铜绿假单胞菌基因pfm对三型分泌系统效应蛋白的影响.[方法]构建pfm基因互补菌株pfmC.提取野生株PAO1、敲除株Δpfm和互补株pfmC的RNA,利用Real-time PCR从转录水平检测效应蛋白ExoS、ExoT和ExoY转录水平的变化.以ExoS为代表,检测细胞内和分泌到细胞外效应蛋白的含量.收集铜绿假单胞菌PAO1、Δpfm和pfmC菌体内和分泌到细胞外的总蛋白,利用ExoS多克隆抗体进行Western杂交,特异检测ExoS的蛋白水平.[结果]与野生型相比,Δpfm中exoS、exoT和exoY转录水平明显降低,而pfmC中这3个蛋白的转录水平得到回补.Δpfm菌体内和分泌到细胞外的ExoS量均明显低于野生株PAO1,pfmC细胞内和细胞外分泌的ExoS蛋白量均得到恢复.[结论]铜绿假单胞菌基因pfm会影响三型分泌系统效应蛋白的水平.