c-di-GMP抑制转录调控因子Clpxoo与葡聚糖酶基因启动子的结合北大核心CSCD

【目的】阐明水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae,Xoo)c-di-GMP信号受体和转录调控因子Clpxoo对葡聚糖酶基因(engAxoo)的转录调控作用机制。【方法】通过基因表达载体的构建和转化、蛋白诱导表达及其Ni-NTA Resin亲和层析,进行了clpxoo基因的原核表达和产物纯化。通过荧光素(FAM)探针标记和凝胶阻滞试验(EMSA)对Clpxoo纯化蛋白与葡聚糖酶基因启动子(engAxoo-p)的结合活性及其c-diGMP信号分子的抑制作用进行了测定分析。【结果】在优化的诱导表达和纯化条件下,成功地获得了Clpxoo纯化蛋白。Clpxoo可与engAxoo-p序列发生阻滞现象,表明它具有与启动子特异性结合的活性。在反应体系中加入c-di-GMP可导致结合作用的消除。【结论】Clpxoo接受c-di-GMP信号后,可能通过构象的改变,从而与engAxoo-p的结合活性受到抑制;优化的Clpxoo蛋白纯化和EMSA方法可以用于后续的调控元大规模鉴定的研究。     

LRP16结合poly(ADP-ribose)关键位点的识别

LRP16作为macro domain 家族成员,可识别、结合poly(ADP-ribose),参与DNA损伤修复的早期反应. 但究竟LRP16通过其何种氨基酸位点识别、结合poly(ADP ribose)（PAR）尚不十分清楚．本研究首先通过对LRP16蛋白的结构分析,查找LRP16结合PAR的候选氨基酸位点,然后利用丙氨酸扫描技术构建系列LRP16（点）突变体, 并且进行原核蛋白表达与纯化,将获得的蛋白质进行斑点杂交实验,检测LRP16突变体蛋白与PAR的结合活性.测序结果显示,LRP16点突变基因序列成功插入到原核表达载体pGEX-6p-1中|斑点杂交实验显示,LRP16中第160位D和第161位I突变成A后,其与PAR结合能力明显减弱,而第181位G、183位V、184位D同时突变为A,LRP16与PAR的结合活性有部分减弱. 结果表明,LRP16中第160位和第161位的氨基酸是其与PAR结合的关键位点.     

水稻白叶枯病菌EAL结构域蛋白VieAxoo基因缺失突变和功能分析

摘要：【目的】旨在揭示水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzae, 简称Xoo) 环鸟苷二磷酸（c-di-GMP）信号蛋白VieAxoo的生物学功能。【方法】本研究通过标记置换法对vieAxoo基因(PXO_04753)进行了缺失突变研究,采用表性测定进行了部分功能鉴定。【结果】从野生型菌株PXO99A中克隆的vieAxoo基因序列与其它病原黄单胞菌的同源序列高度保守。VieAxoo具有参与c-di-GMP降解的磷酸二酯酶（PDE）EAL结构域和磷酸信号识别受体REC结构域     

水稻白叶枯病菌T3SS基因表达及其调控网络

植物病原细菌III型分泌系统(T3SS)在其毒性表达及与寄主互作中具有重要的功能。水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae,Xoo)hrp基因簇编码了T3SS装置,将毒性效应子蛋白分泌到水稻细胞内,抑制和破坏寄主免疫反应,或诱导感病基因表达,以达到成功侵染的目的。hrp基因表达受到严格调控,在模拟水稻内环境的贫瘠营养培养基中被诱导表达;hrp和效应子基因均受调控蛋白HrpG和Hrp X的调控。此外,hrp基因还受到其它毒性调控网络重要因子的调控,包括双组分调控因子、转录调控因子、DNA/RNA结合蛋白、糖代谢和c-di-GMP信号因子。结合本实验室的研究结果,综述了Xoo T3SS表达调控及其致病机理的研究进展,以期为水稻细菌病害发生机理的解析及其有效防控措施提供一些新见解、思路和途径。     

水稻白叶枯病菌核苷酸信号受体蛋白Clpxoo的分子鉴定及其功能

【目的】本文的目的为阐明水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzae, 简称Xoo)核苷酸信号途径及其作用机理。 【方法】本研究对推导的信号受体蛋白Clpxoo进行了基因克隆、序列分析、缺失突变和互补及其相关表型的鉴定。【结果】克隆的clpxoo基因序列与大肠杆菌crp和铜绿假单胞菌vfr的同源性较高,与其它几种病原黄单胞菌clp高度保守。Clpxoo序列N端具有环化核苷酸cNMP结合结构域(CAP_ED?),C端具有保守的DNA结合结构域(HTH_CRP)。用双交换法构建了基因缺失突变体(△clpxoo)。与野生型菌株PXO99A相比,△clpxoo的运动性、胞外多糖产生能力和对H2O2的抗性均显著降低,基因互补可使之部分恢复;△clpxoo胞外酶产生和对烟草致敏性无显著改变。【结论】Clpxoo可能作为全局性的保守调控因子之一,调控了Xoo的鞭毛运动性、胞外多糖产生和对H2O2的抗性。     

鼠伤寒沙门氏菌c-di-GMP结合蛋白YcgR的表达、纯化及活性鉴定

【背景】在鼠伤寒沙门氏菌中,c-di-GMP结合蛋白YcgR通过与鞭毛运动蛋白的相互作用,抑制鞭毛运动速度,使细菌由浮游生长向生物膜产生及侵染宿主的静止状态转变。然而,目前关于该蛋白的结构、功能以及与c-di-GMP结合后调控细菌运动状态的分子机制还不清楚。【目的】通过原核表达,获得高纯度的YcgR蛋白,并对其二级结构稳定性以及c-di-GMP结合活性进行表征,为进一步确定YcgR的结构以及阐明c-di-GMP如何通过结合YcgR而减缓细菌运动速度的分子机制奠定基础。【方法】通过构建重组大肠肝菌对YcgR进行原核表达;通过Ni-NTA镍离子亲和层析柱和体积排阻色谱两步纯化获得高纯度的YcgR蛋白;预测YcgR蛋白质结构,利用圆二色光谱仪(CD)测定其二级结构;通过等温滴定量热法(ITC)和热转移技术(Protein thermal shift)研究YcgR与c-di-GMP的结合活性。【结果】菌落PCR和质粒测序结果表明,表达YcgR的重组大肠杆菌构建成功;SDS-PAGE和体积排阻色谱显示YcgR的分子量大约为28 kD,在溶液中以二聚体的形式存在;通过预测和对比,发现YcgR的结构与同源蛋白PP4396高度相似,都有一个响应c-di-GMP的PilZ结构域,且CD结果显示YcgR具有稳定的二级结构;ITC和Thermal Shift结果表明,YcgR与c-di-GMP有较强的结合活性,其Kd值为50 nmol/L。【结论】首次实现了鼠伤寒沙门氏菌YcgR蛋白的原核表达及纯化,表征了其c-di-GMP结合活性,为进一步研究YcgR蛋白与细菌信号分子c-di-GMP调控鞭毛运动的分子机制奠定基础,并为鼠伤寒沙门氏菌抗感染药物的研发和治疗提供新的策略。     

PZR基因的定点突变、表达和纯化

为获得纯化的单磷酸化PZR蛋白,使用双磷酸化位点的His-PZR重组原核表达载体为模板,采用重叠延长PCR 定点突变技术分别构建：PZRPhe263(TTT)和PZR-Phe241(TTT)重组原核表达载体,并与C-Src重组原核表达载体共同转化E.coli BL21菌株,通过IPTG诱导表达,Ni-NTA纯化,获得了单磷酸化的PZR a和PZR b蛋白,为进一步研究PZR内的不同ITIM基序与酪氨酸磷酸酶间的作用机制及其在信号转导过程中的功能奠定了基础。     

铜绿假单胞菌二鸟苷酸环化酶SiaD突变体的功能研究

【目的】铜绿假单胞菌(Pseudomonas aerugionsa)二鸟苷酸环化酶SiaD调控着铜绿假单胞菌的生物被膜形成等表型。在研究过表达siaD对生物被膜的调控作用时发现,与野生型siaD基因回补菌株相比,一株回补菌株的生物被膜产量显著升高。本文的目的即是探究该菌株生物被膜产量升高的原因,并对该菌株的其他表型进行研究。【方法】通过测序确定突变位点;利用生物被膜定性和定量实验对发生点突变的菌株表型进行分析;利用Western blotting实验检测SiaD^R119M蛋白表达水平;利用GST-pulldown实验检测SiaC蛋白与SiaD^R119M蛋白在体外的结合能力;针对siaD^R119M点突变基因进行融合蛋白表达载体的构建,表达并纯化该蛋白,利用高效液相色谱检测SiaD^R119M的酶活;为了进一步研究c-di-GMP与细菌运动能力的关系,对细菌的运动能力进行检测。【结果】测序比对结果显示,序列的第119个氨基酸发生了突变,由精氨酸突变成了甲硫氨酸。生物被膜定性和定量实验显示,与野生型siaD...     

腾冲嗜热厌氧菌丙氨酸消旋酶底物通道氨基酸位点的功能

【目的】通过定点突变探究腾冲嗜热厌氧菌MB4中生物合成型丙氨酸消旋酶Tt Alr底物通道内氨基酸位点A172和S173的功能。【方法】利用定点突变PCR技术构建突变体,通过亲和层析法纯化酶蛋白,采用D-氨基酸氧化酶偶联法检测各突变蛋白的活性及其稳定性。【结果】通过定点突变PCR成功得到8个突变体,酶学特性分析发现,A172位点突变为丝氨酸(S)后酶蛋白的相对活性有所提升,但含有该位点突变的酶蛋白稳定性均大幅下降;S173位点突变为天门冬氨酸(D)后导致突变体蛋白的最适反应温度提升了15°C,半衰期大幅延长,但相对活性明显下降。【结论】丙氨酸消旋酶Tt Alr底物通道内A172和S173位点均是影响酶蛋白催化活性和稳定性的关键位点。     

视黄醇结合蛋白L35和Q98位点突变及其对与视黄醇结合的影响

根据视黄醇结合蛋白 (RBP)晶体结构和计算机模拟对拟突变位点所作出的结构预测 ,筛选出 2个可能对RBP结合能力有影响的氨基酸位点 .利用定点突变技术分别将 35位亮氨酸突变为能引入较大构象变化的甘氨酸 ,将 98位谷氨酰胺突变为亲水、带正电的精氨酸 .将突变后的RBP基因转入表达宿主菌获得表达后 ,对突变体蛋白实现了变性条件下的分离纯化 .复性后与视黄醇的荧光增强饱和滴定试验表明 ,35位突变为甘氨酸后对RBP结合能力没有产生明显的影响 ,但 98位突变为精氨酸后 ,则显著的提高了与视黄醇的结合能力 ,说明 98位是影响RBP与视黄醇结合和解离的重要位点 .     

肌球蛋白轻链激酶CaM结合位点突变体的构建

目的:平滑肌肌球蛋白轻链激酶(myosin light chainkinase,MLCK)具有激酶活性和非激酶活性,在平滑肌收缩过程中起着关键酶调控的作用.为探寻MLCK的非激酶活性区域对MLCK活性的影响,本实验利用分子生物学技术构建了肌球蛋白轻链激酶CaM结合位点突变体,并纯化出重组的MLCK表达的蛋白质,为深入研究MLCK的非激酶活性在调节平滑肌收缩过程中的分子机制提供了实验基础.方法:利用野生型MLCK全长的cDNA序列设计CaM结合位点的突变引物,利用PCR技术进行定点突变,获得CaM结合位点的突变体(△CaM/MLCK).在大肠杆茵中表达重组CaM结合位点的突变体(△CaM/MLCK),通过亲和层析及凝胶过滤进行分离纯化重组蛋白,SDS-PAGE检测表达及纯化的重组蛋白.结果:构建重组MLCK钙调蛋白结合位点突变体(△CaM/MLCK),△CaM/MLCK在大肠杆菌中以可溶形式大量表达并得到纯化.结论:成功构建重组MLCK钙调蛋白结合位点突变体(△CaM/MLCK)并获得纯化的表达蛋白质.     

埃兹蛋白(Ezrin)及其突变体的原核表达与纯化

Thr567位点磷酸化是ezrin活化的必需条件。利用定点突变引物将T567突变为A或D,通过PCR扩增出相应的基因片段,将其通过T4连接酶连接至含His标签的原核表达载体pET-20b(+),构建了原核重组质粒pET-20b(+)-Ez WT,pET-20b(+)-EzT567A和pET-20b(+)-EzT567D。转化表达宿主大肠杆菌Rosseta后,用异丙基-β-硫代半乳糖诱导重组蛋白的表达。重组蛋白经亲和镍柱纯化以后,应用western blot鉴定纯化的融合蛋白。Ezrin野生型及其组成型激活和显性负突变质粒的成功构建及其目的蛋白His-Ez WT,His-EzT576A和His-EzT576D的成功表达纯化,为更深入地研究ezrin生物学功能奠定基础。     

ΦC31位点特异性整合酶DNA结合功能域的鉴定

DNA结合功能域的确定是阐明位点特异性重组酶整合机制的关键,而对酶DNA结合功能域进行突变研究是提高酶整合效率和整合特异性的重要方法.为了鉴定ΦC31位点特异性整合酶的DNA结合功能域,依据对ΦC31整合酶序列的生物信息学分析结果,利用PCR和克隆技术在pET22b原核表达载体上构建ΦC31整合酶重组截短突变体表达质粒,将获得的表达质粒转化入大肠杆菌BL21(DE3)菌株扩大培养并用IPTG诱导融合蛋白的表达,经镍柱纯化获得了纯度达90%以上的重组蛋白,分子量也与预期大小一致,Western印迹确定了重组蛋白的特异性.凝胶迁移滞后实验显示野生型以及截短突变体蛋白ΦC311-528、ΦC311-472、ΦC311-413能与细菌附着位点DNAattB和噬菌体附着位点DNAattP结合的条带,而截短突变体ΦC311-353、ΦC311-279、ΦC311-120观察不到相应的结合条带.6个截短突变体质粒在体内重组活性蓝白斑实验中均表现为蓝斑,显示出皆丧失体内重组活性.研究证实,ΦC31整合酶半胱氨酸富集域(第353～413位氨基酸)具有DNA结合的功能,而C末端缬氨酸富集区(第528～613位氨基酸)也与其重组活性相关.这为进一步了解ΦC31整合酶的结构与功能,最终引导其结构进化,提高其特异性和整合效率奠定了基础.     

黑曲霉硫氧还蛋白的克隆表达纯化及其酶活位点特征分析

首次从黑曲霉Aspergillus niger全基因组中克隆出黑曲霉硫氧还原蛋白基因AnTrx,并对其编码蛋白的第33-37位保守区的活性位点实施定点突变C34S、C37S及C34S-C37S,获得相应的3个定点突变基因。将野生型AnTrx及其突变子分别在大肠杆菌Escherichia coli中诱导表达,比浊法测定纯化的各表达产物还原牛胰岛素α与β链之间二硫键的活性。结果表明,AnTrx的3个突变体都不表现明显催化活性。当突变型与野生型AnTrx等量混合后,发现突变型AnTrx-C34S可显著提高野生型AnTrx的催化效率,而突变型AnTrx-C37S却无此功能。由此证明,AnTrx活性结构域的第37位Cys残基上的巯基能参与攻击硫氧还蛋白和底物蛋白所形成的二硫键而释放被还原的底物蛋白,而第34位Cys残基同其他微生物的同一活性域一样参与硫氧化还蛋白与底物的结合。这一结果有助于认识真菌硫氧还蛋白第37位活性位点的作用。     

SadC合成的c-di-GMP信号通过PilZ和FlgZ调节铜绿假单胞菌的泳动能力

【目的】探究铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)鸟苷酸环化酶(diguanylate cyclase,DGC)SadC合成的环二鸟苷酸(cyclicdi-GMP,c-di-GMP)信号与PilZ结构域受体间的信号传递关系,分析鉴定出特定PilZ结构域受体的调控功能和机制。【方法】SadC突变株和过表达菌株的构建及泳动能力分析;SadC过表达背景下,PilZ结构域受体突变各菌株的泳动表型分析和筛选;基因敲除和过表达解析筛选出的PilZ结构域受体功能;定点突变和遗传互补检测筛选出的PilZ结构域受体是否参与SadC合成c-di-GMP对泳动能力的调控。【结果】SadC通过影响鞭毛功能而非鞭毛形成抑制铜绿假单胞菌的泳动能力;PilZ结构域受体突变菌株筛选发现PilZ、FlgZ这2个受体参与了SadC介导的泳动能力抑制;功能分析发现ΔpilZ或ΔflgZ的泳动能力相比野生型PA14显著增强,而过表达PilZ或FlgZ则抑制了泳动能力;定点突变和回补实验发现PilZ第10位和FlgZ第140位氨基酸R对其介导SadC负调控泳动能力至关重要,多序列比对分析表明这些位点是其保...     

化脓链球菌中铁结合蛋白MtsA二级结构的研究

化脓性链球菌是一种革兰氏阳性人类致病菌,其生长和感染离不开铁离子。MtsA是化脓链球菌中直接结合铁离子的一个脂蛋白。通过PCR扩增化脓性链球菌MGAS5005中的MtsA基因,构建高效表达质粒pGEX-MtsA,将其转化到大肠杆菌BL21中并用IPTG进行诱导表达。利用亲和层析方法纯化表达产物。通过多序列比对分析了MtsA铁结合中心的保守性,利用定点突变技术将MtsA的结合配体单位点及多位点进行突变,结合圆二色谱分析这些氨基酸突变后蛋白二级结构的变化。多序列比对结果表明MtsA结合铁离子的氨基酸位点是保守的,4个关键氨基酸位点处于蛋白空间的凹陷处。通过比较空载及饱和铁离子的野生型蛋白以及突变体蛋白的圆二色吸收光谱,发现野生型MtsA结合铁离子后结构更加紧密,H68A,E206A和D281A则比野生型的二级结构松散,而H140A的二级结构和野生型的几乎没有差别。对MtsA 4个结合配体突变后其二级结构变化的研究,为进一步研究细菌中的铁转运机理及开发疫苗候选药物和药靶奠定了一定的理论依据。     

T20N点突变对水稻OsRacD蛋白GTP酶活性的影响

OsRacD是水稻小GTP结合蛋白Rho家族成员,其功能之一是作为“分子开关”,通过控制花粉管的延伸生长,参与光敏核不育水稻光周期的育性转换。在序列同源性比对和蛋白保守结构域分析的基础上,采用重叠延伸PCR方法在水稻OsRacD基因的第一个高度保守的基序G1区引入T20N点突变,模拟GDP结合形式的OsRacD。进一步构建了与组氨酸标签融合的原核表达载体,原核表达和纯化了野生型和突变型OsRacD蛋白,并通过Western blot证实了融合蛋白表达和纯化的正确性。纯化蛋白的GTP酶活性检测结果显示,突变后的OsRacD蛋白GTP水解活性显著降低,提示OsRacD在T20N突变前后具有不同的生化特性。     

单增李斯特菌核糖核酸酶Rnase Ⅲ RncS氨基酸突变对其降解RNA活性的影响

为研究单增李斯特菌(LM)核糖核酸酶Rnase Ⅲ RncS氨基酸突变对RNA降解活性的影响。利用生物信息学软件分析单核细胞增生李斯特菌(LM)野毒株SB5中rncS基因编码的Rnase Ⅲ的结构域,并选择关键氨基酸利用基因重叠延伸PCR(SOE-PCR)技术对其进行了基因突变;然后将rncS突变基因片段D50A、E122A克隆至表达载体pET-32a(+),在大肠杆菌中利用IPTG进行诱导表达;应用SDS-PAGE和Western Blot鉴定重组蛋白的表达情况及其抗原特异性;通过体外酶活试验研究其对RNA降解活性的影响。结构域分析结果显示,LM-Rnase Ⅲ氨基酸序列含有1个双链RNA结合结构域(DSRM)和1个核酸酶结构域(RIBOc),其中结构域RIBOc含有5个活性位点。SDS-PAGE检测结果显示,表达的重组突变型Rnase Ⅲ -D50A和Rnase Ⅲ -E122 A蛋白相对分子质量均为42.5 kD,与理论值相符;Western blot分析表明重组突变型Rnase Ⅲ -D50A和Rnase Ⅲ -E122A蛋白可与LM阳性血清发生免疫学反应。体外酶活实验表明,Rnase Ⅲ发挥降解活性依赖于Mn2+或Mg2+,将其第50位天冬氨酸突变后,Rnase Ⅲ RncS的降解活性有所降低(P0.001);第122位谷氨酸突变后,Rnase Ⅲ RncS降解活性极显著下降(P0.0001),提示第122位谷氨酸是维持LM Rnase Ⅲ RncS酶活性的关键位点。     

铜绿假单胞菌PAO1中c-di-GMP代谢相关基因PA0575对表型的影响

【背景】铜绿假单胞菌PAO1中存在与环鸟苷二磷酸(cyclic-di-guanosine monophosphate,c-di-GMP)代谢相关基因PA0575。【目的】探讨铜绿假单胞菌PAO1中环鸟苷二磷酸代谢相关基因PA0575对运动能力及生物膜的影响。【方法】通过PCR对菌株遗传背景进行确认;利用刚果红结合实验及电转PcdrA-gfp质粒间接测量胞内c-di-GMP水平;利用泳动性(swimming)、蜂群泳动(swarming)、蹭行运动(twiching)和生物膜定量实验对细菌进行表型分析,并在运动培养基中添加抗生素研究其对运动能力的影响;针对PA0575基因进行融合蛋白表达载体的构建,并对蛋白进行原核诱导表达。【结果】3株突变体菌株的转座子插入突变位点不一致,胞内c-di-GMP水平检测结果显示,PA0575-1菌株的c-di-GMP含量高于野生型PAO1菌株(P0.05),PA0575-2、PA0575-3菌株胞内c-di-GMP水平与野生型PAO1菌株无差异(P0.05)。运动能力检测实验中,与野生型PAO1菌株相比,PA0575-1菌株泳动性增强(P0.05);PA0575-2、PA0575-3菌株的泳动性、蜂群运动均增强(P0.05);该基因不同位点的突变均导致氯霉素对菌株的运动能力产生抑制作用。生物膜定量结果显示,与野生型PAO1菌株相比,细菌培养18 h后PA0575-1的生物膜含量降低(P0.05),PA0575-2、PA0575-3菌株的生物膜含量升高。最后成功构建了PA0575基因不同结构域的8个表达载体,并获得了异源表达蛋白。【结论】PA0575基因降低铜绿假单胞菌胞内c-di-GMP的水平,影响表型的同时也抑制了氯霉素抗性基因的表达。以上研究为PA0575基因对表型的影响奠定了基础。     

鼠TNF-α功能位点及其中和性抗体结合位点研究

肿瘤坏死因子TNF-α是一个多功能的细胞因子,许多免疫系统疾病的发生和TNF-α的过量释放有关．对TNF-α的功能研究有助于了解这些疾病的发生机制,而以TNF-α为靶点的抗体可用于治疗多种自身免疫性疾病．通过研究一个抗鼠TNF-α中和性单克隆抗体的结合位点,确定了鼠TNF-α行使其生物学功能的关键部位．首先利用酵母展示技术确定了中和性抗体9C6的结合位点是鼠TNF-α的第29～40氨基酸线性片段．然后在此区域引入点突变,找到鼠TNF-α与9C6抗体结合的关键位点．最终用大肠杆菌表达鼠TNF-α和其突变体蛋白,通过L929细胞杀伤实验,证实与9C6抗体结合的关键位点也是决定鼠TNF-α生物学功能的关键位点．