多序列比对的量子点荧光探针检测金黄色葡萄球菌的研究

利用以量子点（Quantum dot,QD）作为供体、有机荧光染料作为受体的荧光能量共振转移（Fluores—cence resonance energy transfer,FRET）体系检测核酸等大分子是一种非常重要的检测手段。本文构建了一种检测金黄色葡萄球菌种特异性16SrDNA的新方法。此方法以羧基修饰的525nm量子点与氨基修饰的DNA在EDC的作用下通过脱水连接形成QD—DNA复合物作为荧光能量共振转移体系的供体、有机荧光基团ROX修饰的DNA作为荧光能量共振转移体系的受体组成能与金黄色葡萄球菌种特异性16SrDNA杂交的检测探针。当探针与靶序列发生杂交时,作为供体的525nmQD与作为受体的ROX之间的距离被缩短至能有效发生荧光能量共振转移的距离之内。此时,以不能致ROX发光的波长激发量子点发光,其荧光强度下降,而ROX的荧光强度上升。在不存在靶序列的情况下,不会发生这种荧光强度的变化。QD与ROX荧光强度的变化是实现本检测体系快速、简单的重要保证。     

金黄色葡萄球菌反向线性杂交探针检测方法的建立

目的建立一种检测金黄色葡萄球菌的简单、快速、灵敏、准确的方法。方法根据金黄色葡萄球菌的耐热核酸酶nuc基因,设计一对通用引物及两条特异性探针,用生物素标记通用引物的5＇端,将两条特异性探针固定于硝酸纤维膜上,使PCR产物与探针杂交。结果建立的反向线性杂交探针方法,其检测限为2 ng/μL,检测特异性和准确性均为100%。结论建立的反向线性杂交检测方法具有较高的敏感性和特异性,可用于实验动物金黄色葡萄球菌的快速检测。     

基于结构信息的RNA多序列比对

多序列比对是生物信息学中重要的基础研究内容,对各种RNA序列分析方法而言,这也是非常重要的一步。不像DNA和蛋白质,许多功能RNA分子的序列保守性要远差于其结构的保守性,因此,对RNA的分析研究要求其多序列比对不仅要考虑序列信息,而且要充分考虑到其结构信息。本文提出了一种考虑了结构信息的同源RNA多序列比对算法,它先利用热力学方法计算出每条序列的配对概率矩阵,得到结构信息,由此构造各条序列的结构信息矢量,结合传统序列比对方法,提出优化目标函数,采用动态规划算法和渐进比对得到最后的多序列比对。试验证实该方法的有效性。     

三种金黄色葡萄球菌显色培养基检测效果的比较

本文研究2种国外主流的金葡菌显色培养基和广东环凯微生物科技有限公司生产的PEN-TCF检测金葡菌的效果。通过研究3种产品对多种金葡菌菌株的回收率、最低检出限以及检测人工污染食品的回收率、特异性和抗干扰能力比较其检测效果。结果表明3种培养基的最低检出限相近, 显色培养基A和PEN-TCF的回收率较高, 但抗干扰能力较低; 显色培养基B回收率稍低, 而抗干扰能力较强; PEN-TCF和培养基B的特异性更优于培养基A。     

SV40PolyA顺式活化基因元件中不完整茎环结构的发现和序列研究

研究室的前期工作发现,Alu串连序列插入pEGFP-C1质粒的GFP基因下游,瞬时转染HeLa细胞抑制GFP基因表达,2F2R(来自SV40PolyA反序5′端的第2个60 bp)插入GFP和Alu串连序列之间可以解除Alu序列对GFP基因的抑制作用。文章通过删减2F2R发现,45R(2F2R 5′端的45 bp)、30R和22R可以活化基因,且二串连体活化基因作用高于单体。Secloop(2F2R近中部的22 bp)和Poly4(2F2R 3′端的30 bp)不能活化基因。30R与Poly4用9碱基连接形成30R-Poly4,其活化基因作用低于2F2R,两个22R之间连接碱基数对活化GFP基因作用没有明显的影响。22R(5′-GTGAAAAAAATGCTTTATTTGT-3′)含有不完整的回文序列,可以形成不完整的茎环结构,包括一个3碱基loop、3 bp第一茎、2碱基泡和3 bp第二茎。改变22R茎环结构的碱基突变明显影响其活化GFP基因的作用,过多互补和过少互补的茎环结构均不利于活化基因,提示适当的不完整茎环结构与活化基因有关。     

基于量子进化算法的RNA序列-结构比对

多序列比对是计算分子生物学的经典问题,也是许多生物学研究的重要基础步骤．RNA作为生物大分子的一种,不同于蛋白质和DNA,其二级结构在进化过程中比初级序列更保守,因此要求在RNA序列比对中不仅要考虑序列信息,更要着重考虑二级结构信息．提出了一种基于量子进化算法的RNA多序列-结构比对程序,对RNA序列进行了量子编码,设计了考虑进结构信息的全交叉算子,提出了适合于进行RNA序列-结构比对的适应度函数,克服了传统进化算法收敛速度慢和早熟问题．在标准数据库上的测试,证实了方法的有效性．     

用定点突变技术研究转录终止——rpoBC操纵子上~tL7茎环结构的作用研究

 E.coli RNA聚合酶ββ'亚单位编码的基因rpoBC与核糖核蛋白基因rplJL共同构成rpoBC操纵子。rpl-rpo间区转录终止信号~tL7的转录产物RNA有两组富含C-G的反向对称结构及一串寡聚U;反向对称区可形成1:2和3:4茎环或单一5:6茎环。 用M13mp11噬菌体插入~tL7的112bp片段重组M13mp11-490,在此基础上用定点突变技术建立~tL7的七核苷酸缺失突变体,从而破坏1:2茎环,建成M13mp11-85。 分别把原型~tL7及缺失型~tL7~v克隆到表达质粒pHR24中,构建成pHR37(P_ftsQ~tL7-galk)及pHR24-9(p_ftsQ-~tL7~v-galk)。测定galk基因产物半乳糖激酶活性,推算转录的终止效率。结果表明:~tL7终止效率为50％,~tL7~v为20％。说明仅有3:4茎环及寡聚U,即具终止作用; 1:2茎环通过某种方式加强3:4茎环从而提高终止效率。     

基于组合探针识别的大规模细菌分类16 S rRNA基因芯片设计

随着16 S rRNA序列资源的不断丰富,以及寡核苷酸微阵列基因芯片技术的不断进步,检测复杂微生物菌落中的微生物种群构成成为可能．现有的序列特异性探针设计算法缺乏足够的覆盖度、灵活性以及效率,不能满足大规模细菌检测基因芯片的设计要求．很多组特异性探针设计算法的思路多局限于针对某个目标序列组设计唯一的组特异性探针．在很多应用场合,设计单个探针检测组内所有目标序列的目标是很难达到的．因此,设计多个探针通过组合方式进行检测是很有必要的．每个探针能特异性地检测组内一部分目标序列,通过组合就能提高覆盖率．然而,在所有可能的探针组合中找到一个优化的探针组合是很耗时的．提出了一个可行的基于相对熵和遗传算法的组合探针设计算法．     

鼠棒状杆菌PCR检测方法的建立及其应用

目的建立鼠棒状杆菌PCR检测方法并应用于临床样本检测。方法用脑心浸出液培养基复苏、培养鼠棒状杆菌（corynebacteriumkutscheri,C．kutscheri）并提取基因组DNA作模板;根据GenBank中C．kutsche6的16S基因序列设计合成引物,建立鼠棒状杆菌PCR检测方法并进行敏感性和特异性的评价;人工感染昆明鼠,建立小鼠棒状杆菌感染模型,采集肝脏和肾脏,提取DNA进行检测。结果成功建立了鼠棒状杆菌PCR检测方法,该方法可检测到100个阳性质粒;对小鼠沙门氏菌、肺炎链球菌和巴氏杆菌无交叉反应;全部8个人工感染样本全部检测为阳性。结论建立的鼠棒状杆菌PCR检测方法灵敏度高、特异性好,可作为鼠棒状杆菌感染的快速检测方法。     

一种基于关键路径法的DNA计算用寡核苷酸序列设计算法

在原有的生物大分子序列比对算法的基础上,结合图论中的关健路径法,提出了一种新的计算两寡核苷酸序列间最大配对程度的算法。采用此算法结合生成并测试的方法,能够寻找给定长度的一组适用于DNA计算的寡核苷酸序列。同时采用DNA芯片杂交方法验证了用该算法设计的一组序列的杂交特异性。     

微波杀菌过程中大肠杆菌与金黄色葡萄球菌细胞膜通透性的改变

对细胞膜通透性变化的研究是认识微波杀菌机理的途径之一。用荧光探针检测微波处理后细胞内Ca2 浓度的变化,可以精确地表征细胞膜通透性的改变。选用二乙酸荧光素(FDA)和Fluo-3/AM两种荧光染料,对大肠杆菌(Escherichiacoli)和金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)经微波处理后的酯酶活性及细胞膜通透性进行研究,结果表明大肠杆菌与金黄色葡萄球菌的胞内非特异性酯酶(NSE)活性及细胞膜通透性的变化情形有所不同。在50℃、55℃、60℃和65℃微波处理条件下,大肠杆菌细胞膜通透性分别增加了20.7%、28.1%、74.8%、89.8%,而金黄色葡萄球的增加不显著,分别比对照组提高了4.1%、6.0%、21.9%和19.7%。细胞膜通透性的改变与微生物致死率有一定的相关性,也可能是微波杀菌非热效应的表现之一。     

日本囊对虾4个地理群体线粒体16S rRNA序列及遗传结构分析

对我国东南沿海日本囊对虾(Marsupenaeus japonicus)的4个地理群体广东群体(GD)、台湾群体(TW)、福建群体(FJ)和浙江群体(ZJ)的线粒体16S rRNA基因片段进行PCR扩增,对产物进行测序后分析。经比对获得470bp的核苷酸分析序列,发现了16个变异位点,得到了10种单倍型。广东、台湾、福建和浙江群体的核苷酸多样性依次分别为0.0008、0.0010、0.0051、0.0015,各群体均存在独有的单倍型和共有单倍型。群体遗传距离分析表明各群体间保持着一定的遗传差异,其中福建群体与其他群体之间存在着较远的遗传距离并保持了较高的遗传多样性。另外,利用其423bp的16S rRNA同源序列探讨了对虾科6个属共12种对虾的系统进化关系,囊对虾属与沟对虾属亲缘关系较近聚为一支,其他4个属的10种对虾聚为一支。     

PMA结合ddPCR检测食品中金黄色葡萄球菌的研究

研究了将叠氮溴化丙锭(PMA)与微滴式数字PCR(ddPCR)技术相结合,用于金黄色葡萄球菌活菌的检测。结果表明,强烈光照15 min,可以使PMA与死菌DNA共价交联,同时钝化游离的PMA;可以有效抑制金黄色葡萄球菌死菌DNAPCR扩增的PMA终浓度为2.0μg/m L;不抑制活菌DNA扩增的PMA最高浓度是5.0μg/m L。在不同死、活菌比例下,PMA-ddPCR可以定量检测活菌,避免了死菌DNA的干扰,本方法的检出限为10 copy/20μL。利用PMA-ddPCR检测人工污染鸡肉样品,最低可检出102cfu/m L的金黄色葡萄球菌。表明PMA-ddPCR方法的灵敏度高。     

实验动物CAR杆菌16SrRNA基因PCR监测方法的建立

目的建立CAR杆菌的PCR监测方法 ,筛查国内部分实验动物样本中CAR杆菌携带状况。方法利用CAR杆菌的特有16SrRNA基因序列片段267bp设计引物,通过从日本实验动物中央研究所获取的CAR标准株DNA,建立实验动物CAR杆菌16SrRNA基因PCR监测方法。结果利用建立的CAR杆菌16SrRNA基因PCR监测方法对国内455份实验动物样本进行筛查,未检出CAR杆菌感染。结论建立了敏感性好,特异性高的实验动物CAR杆菌PCR监测方法 ,未见动物携带CAR杆菌。     

利用定量杂交法检测绵羊瘤胃纤维细菌的研究

实验利用通用细菌探针和3株纤维分解菌的特异性探针,初步建立起对瘤胃细菌进行检测的16SrRNA定量杂交的方法。试验将提取的总RNA按浓度系列稀释后与通用细菌探针进行杂交,检测结果所做的回归分析表明,杂交信号与尼龙膜上的所点RNA的量具有明显线性关系。同时对几份瘤胃样品进行3种纤维分解菌的初步定量检测,结果显示3种纤维分解菌的相对丰度与前人报道相似,表明该方法能够对瘤胃细菌进行定量分析,可在后续相关研究中使用。     

PCR fingerprinting for epidemiological studies of Staphylococcus aureus

Staphylococcus aureus isolates (n = 126), collected during two different periods from patients hospitalised in pediatric wards, were analysed using polymerase chain reaction (PCR) mediated genotyping. These isolates were compared with 29 isolates from individuals attending the out-patient clinic of the same hospital and 13 isolates from pediatric hospital personnel. Within a group of 99 isolates gathered from 48 individuals during surveillance period I, 22 distinct genotypes were identified by application of two PCR assays. Among the 58 isolates collected in surveillance period II from pediatric and out-clinic patients, 25 genotypes were detected by a single PCR assay only. Based on these results it was demonstrated that patients can be colonised with multiple strains that may persist in a certain anatomical location for prolonged periods of time. It is shown that persistence of a S. aureus strain in a pediatric ward can be deduced from the PCR genotyping studies. As such PCR can be used for longitudinal monitoring of bacterial infections in hospital departments, analysis of patient-to-patient and personnel-to-patient transmission and for detection of genetic variation in general in S. aureus. Also, isolate-specific DNA probes can be generated for S. aureus by PCR genotyping. The probes can be used for the recognition of re-emerging S. aureus epidemics.     

Genetic Identification of Members of the Genus Corynebacterium at Genus and Species Levels with 16S rDNA-Targeted Probes

16S rRNA gene-targeted probes were designed for the identification of corynebacteria at the genus and species levels. The genus-specific probe hybridized all clinically important members of the genus Corynebacterium and could distinguish them from other coryneform bacteria and phylogenetically related high G + C% gram-positive bacteria, including Actinomyces, Rhodococcus, Gordona, Nocardia, Streptomyces, Brevibacterium and Mycobacterium. The species-specific probes for C. jeikeium and C. diphtheriae could differentiate these two species from other members of this genus. The probes were used to select corynebacteria among gram-positive clinical isolates which had been tentatively identified as corynebacteria by biochemical tests. We screened 59 strains with the genus-specific probe; 51 strains hybridized to the genus-specific probe, 8 did not. Of the 51 strains that hybridized to the genus-specific probe, 1 hybridized to the C. diphtheriae species probe and 13 hybridized to the C. jeikeium species probe. The 8 strains that did not hybridize to the genus probe were further characterized by analyzing cell wall diaminopimelic acid and partial 16S rRNA sequencing. The results indicated that these strains were distributed in the genera Arthrobacter and Brevibacterium.     

Sodium-dependent uptake of taurine in encapsulated Staphylococcus aureus strain M

A novel uptake system for the unusual sulfonated amino acid taurine was discovered in the prokaryote, encapsulated Staphylococcus aureus strain M. This strain has been shown previously to contain taurine in its capsular polysaccharide. Taurine uptake by whole cells incubated in buffer showed a saturable dependency upon Na⁺ and taurine uptake was itself a saturable process, stimulated by glucose, and markedly affected by temperature. No evidence was found for the inducibility of taurine uptake. In the presence of 10 mM NaCl Lineweaver-Burk plots revealed a K_m of 42 μM and V_max of 4.6 nmol/min per mg dry weight for taurine uptake at 37°C. Increasing concentrations of Na⁺ decreased the K_m of the system and appeared to increase the V_max. Of various other cations tested only Li⁺ supported marked taurine uptake. Excess unlabelled taurine did not cause efflux of radioactivity taken up. Taurine was taken up into cold trichloroacetic acid-soluble material and did not chromatograph as taurine, indicating rapid metabolism during or closely following uptake. Taurine uptake appeared to occur via a highly specific system because amino acids representing the major known groups of amino acid transport systems in S. aureus did not inhibit taurine uptake, and uptake was only slightly diminished by the structurally closely related compounds hypotaurine and 3-amino-1-propane sulfonic acid. Sulfhydryl group reagents, electron transport inhibitors, an uncoupler and inhibitors of Na⁺-linked transport processes inhibited taurine uptake. A variety of other metabolic inhibitors had little effect on taurine uptake.     

以agr基因为靶点快速检测金黄色葡萄球菌方法的建立

旨在建立一种以agr基因为靶点,快速检测金黄色葡萄球菌的环介导等温扩增（LAMP)方法。针对金黄色葡萄球菌附属基因调控基因agr序列,设计了4条特异性引物;优化了LAMP体系中甜菜碱、dNTP浓度、长短引物比等因素;通过对14株不同金黄色葡萄球菌菌株和4株其他常见食品致病菌株进行检测,评估引物特异性。结果表明,在Mg²⁺浓度为2.4 mmol/L,dNTP浓度为0.8 mmol/L,甜菜碱浓度为0.1 mol/L,长短引物比为1:8,65 ℃反应50 min条件下扩增可达最佳效果。优化后的LAMP对14株金黄色葡萄球菌均表现为阳性,对4株非金黄色葡萄球菌菌株表现为阴性,证明引物具有特异性。本文首次利用agr基因作为靶基因片段,建立了一个简单、快速、特异性强的检测金黄色葡萄球菌的方法,在食品安全检测方面极具意义。