构建CRISPR-Cas9介导的耻垢分枝杆菌基因组高效删除系统

【背景】耻垢分枝杆菌具有生长迅速和非致病性的特点,可作为结核分枝杆菌致病机理研究替代菌株和类固醇激素生产的工程菌,但目前耻垢分枝杆菌中缺乏高效率的基因组敲除方法。【目的】基于CRISPR-Cas9介导的定点、高效的DNA切割能力,构建耻垢分枝杆菌染色体DNA片段无痕敲除系统。【方法】构建了包含四环素诱导型启动子驱动的密码子优化的cas9基础载体pCas9101,在双侧同源臂长度约为1 kb条件下选用合适的gRNA表达模块,分别测试了对耻垢分枝杆菌mc2155染色体上的3β-羟基类固醇脱氢酶基因(MSMEG_5228,1 071 bp)和胆固醇降解基因簇(MSMEG_5990-MSMEG_6043,约48kb)敲除效率,使用相同大小的同源臂以经典p2NIL-pGOAL方法进行对照,并计算效率。【结果】使用CRISPR-Cas9方法对耻垢分枝杆菌mc2155的3β-羟基类固醇脱氢酶基因敲除效率为22%,胆固醇降解基因簇敲除效率也达到18%,两者连续敲除效率为4%。但对照p2NIL-pGOAL方法未能获得目标DNA片段敲除的菌株。【结论】本文建立的基于CRISPR-Cas9的耻垢分枝杆菌基因组无痕敲除系统显示出较高的敲除效率,该方法可为耻垢分枝杆菌后续研究提供快速高效的基因组操作方法。     

耻垢分枝杆菌的蚯蚓血红蛋白样蛋白MSMEG_3312影响其大环内酯类药物的敏感性

【目的】活性氧类分子是机体有氧代谢的自然产物,可以引起氧化损伤,导致细胞DNA突变、蛋白质失活,是细菌耐药产生的原因之一。蚯蚓血红蛋白家族是能携带氧、可逆地结合氧的一类蛋白,在氧代谢过程中发挥重要作用,与活性氧类分子介导的细菌耐药相关。预测耻垢分枝杆菌(Mycobacterium smegmatis)MSMEG_3312是蚯蚓血红蛋白样蛋白,其功能可能与细菌抗药性有关。【方法】通过生物信息学预测耻垢分枝杆菌MSMEG_3312的结构特征。通过基因敲除、遗传互补和抗药性分析以及启动子表达测定等方法研究MSMEG_3312与耻垢分枝杆菌抗药的相关性。【结果】与野生菌株mc2155相比,msmeg_3312敲除菌株表现为抗大环内酯类抗生素,而且回补msmeg_3312部分丧失了这种耐药表型。此外,大环内酯类抗生素的胁迫在统计上显著下调msmeg_3312启动子的表达。另外,对作用于核糖体的其他药物,敲除菌株和野生菌株没有抗药性差异。【结论】生物信息学分析显示MSMEG_3312的氨基酸序列具有典型的蚯蚓血红蛋白保守的HHE结构域,预测其二级结构含有4个α-螺旋组成的典型蚯蚓血红蛋白结构。MSMEG_3312与耻垢分枝杆菌对大环内酯类抗生素的药物敏感性相关,其可能通过影响药物与核糖体50S亚基的作用来发挥功能。     

分枝杆菌脂聚糖的分离、纯化及其结构和功能分析

【目的】建立分离、纯化分枝杆菌脂聚糖的方法,初步比较分析不同菌株来源的脂阿拉伯甘露聚糖(Lipoarabinomannan,LAM)和脂甘露聚糖(Lipomannan,LM)的结构差异及研究脂聚糖刺激对巨噬细胞环氧合酶-2(Cyclooxygenase-2,COX-2)蛋白表达的影响。【方法】应用Triton X-114液相法提取脂聚糖,电洗脱法分离纯化,基质辅助激光解析电离串联飞行时间质谱(MALDI-TOF/TOF-MS)进行分子量鉴定;基于特异性识别非还原性末端α-D-甘露糖基的刀豆球蛋白(Concanavalin A,Con A)分析新诺分枝杆菌JDM601、结核分枝杆菌H37Rv标准株和耻垢分枝杆菌mc2155脂聚糖的结构差异;进一步用Western blot检测脂聚糖刺激的RAW 264.7巨噬细胞COX-2蛋白的表达。【结果】通过电洗脱法成功纯化出3种菌株脂聚糖;MALDI-TOF/TOF-MS鉴定发现,分子量从小到大依次为新诺分枝杆菌JDM601、耻垢分枝杆菌mc2155和结核分枝杆菌H37Rv来源的脂聚糖。Western blot显示,Con A能与结核分枝杆菌H37Rv标准株来源的LAM相互作用,而不能与新诺分枝杆菌JDM601和耻垢分枝杆菌来源的LAM相互作用;并且发现Con A与新诺分枝杆菌JDM601来源的LM有很强的反应,然而与其余两种来源的LM反应很弱。3种菌株来源的脂聚糖均能刺激RAW 264.7巨噬细胞COX-2蛋白的表达。【结论】首次成功对来源于中国临床分枝杆菌分离株的脂聚糖进行了分离纯化,初步探讨了不同菌株来源分枝杆菌脂聚糖的结构差异,并表明LAM和LM均能刺激巨噬细胞诱导COX-2蛋白的表达,为进一步研究其对宿主的毒力和免疫机制奠定了基础。     

乙酰化修饰降低Ku蛋白的DNA结合活性

【目的】研究乙酰化修饰对Ku蛋白活性的影响。【方法】利用耻垢分枝杆菌为表达菌株,转入Ku蛋白表达质粒,纯化具有乙酰化修饰的Ku蛋白和无乙酰化的Ku蛋白突变体,比较两类蛋白的生化活性;分析氧化压力和酸性环境下耻垢分枝杆菌细胞内Ku蛋白乙酰化水平的变化。【结果】Ku蛋白过量表达的耻垢分枝杆菌比转入空质粒的对照菌株生长缓慢;乙酰化Ku蛋白比未发生乙酰化Ku蛋白修复断裂DNA的活性降低、DNA结合活性降低;氧化压力和酸性压力环境下,耻垢分枝杆菌细胞内Ku蛋白数量降低,乙酰化Ku蛋白数量变化不大。【结论】乙酰化修饰能够调节Ku蛋白的DNA结合活性,从而调节非同源末端连接修复系统的活性;Ku蛋白乙酰化程度升高是耻垢分枝杆菌对不良生长环境的反应。     

定量蛋白质组分析蚯蚓血红蛋白样蛋白MSMEG_3312介导的分枝杆菌耐红霉素机制（英文）

【目的】细菌耐药机制是个复杂的机制,系统生物学是系统性揭示耐药机制的有力研究手段。我们课题组前期研究结果显示,蚯蚓血红蛋白样蛋白msmeg_3312基因敲除后能够增加耻垢分枝杆菌对红霉素的耐药性,本文系统研究MSMEG_3312参与红霉素耐药性形成的机制。【方法】首先纯化MSMEG_3312蛋白,利用光谱及圆二色谱描述MSMEG-3312蛋白。利用定量蛋白质组学的方法比较分析敲除菌株Δmsmeg_3312与野生型菌株mc~2155蛋白表达的差异,并通过qRT-PCR进行验证。利用红霉素ELASA试剂盒测定Δmsmeg_3312与mc~2155的胞内药物浓度。【结果】光谱及圆二色谱分析确定MSMEG_3312是蚯蚓血红蛋白样蛋白。定量蛋白质组学分析发现,红霉素未处理的条件下,相比于野生型菌株mc~2155,敲除菌株Δmsmeg_3312有包括3种转运蛋白在内的8种蛋白表达水平上调,14种蛋白表达下调;而红霉素处理后,Δmsmeg_3312中有448种蛋白差异表达,其中有11种转运蛋白表达上调,26种蛋白与氨基酸合成通路相关。胞内药物浓度检测显示敲除菌株Δmsmeg_3312的胞内红霉素浓度显著低于野生型菌株。【结论】蚯蚓血红蛋白样蛋白MSMEG_3312调控改变了细菌对红霉素药物处理的反应网络,其介导的红霉素耐药是一种集合抗生素耐受机制。     

定量蛋白质组学分析PknG在分枝杆菌中的功能

丝氨酸苏氨酸蛋白激酶G(PknG)是分枝杆菌中一个类似于真核生物蛋白激酶C的蛋白质,对结核分枝杆菌的生长和新陈代谢等生理过程,以及结核分枝杆菌的耐药和在宿主细胞中的存活都起着重要的调节作用.本文在耻垢分枝杆菌(Mycobacterium smegmatis)mc2155中构建了过表达结核分枝杆菌PknG的重组菌株PknG-mc2155,并发现PknG-mc2155的生长速度慢于mc2155.应用化学修饰结合LC-LC-MS/MS的定量蛋白质组学方法,在mc2155和PknG-mc2155中鉴定到了176种有差异表达的蛋白,其中152种蛋白在PknG-mc2155中表达下调,24种蛋白表达上调.这些差异表达的蛋白参与了多个细胞过程,包括代谢、蛋白翻译等.基于这些结果,我们推测PknG-mc2155生长速度慢的原因是因为代谢相关酶如GlpK,ALD和DesA1等蛋白表达的下调;而Ag85A,Ag85C,SecA2等蛋白的上调则增强细菌的感染性;另外KatG蛋白的下调提示PknG的过表达增强了菌株的抗药性.代谢组学分析发现谷氨酸和谷氨酰胺在PknG-mc2155中的水平低于在mc2155中水平,证实了PknG影响谷氨酰胺的稳态平衡.利用蛋白质磷酸化分析,我们发现PknG的苏氨酸残基T-320上有一个自磷酸化修饰,而且在PknG-mc2155菌株中,也鉴定到gltA和glmM上的磷酸化修饰,显示gltA和glmM是PknG的底物.本研究为理解PknG的功能和作用机制提供了新的依据和解释,为深入研究PknG在结核分枝杆菌中的功能奠定了基础,我们的结果也表明蛋白质组学技术是系统研究细菌蛋白质功能的重要工具.     

结核杆菌DnaA蛋白在耻垢分枝杆菌中的同源表达

目的：在耻垢分枝杆菌中表达重组结核杆菌DnaA蛋白并对表达产物进行鉴定。方法：用PCR的方法扩增结核杆菌dnaA基因并克隆至表达载体pMF406中,构建重组大肠杆菌-分枝杆菌穿梭质粒pMF-dnaA。经双酶切及测序鉴定后,用电转化的方法将重组质粒转至耻垢分枝杆菌mc2155中。用0.02%乙酰胺诱导重组耻垢分枝杆菌,对表达产物进行SDS-PAGE和Western blotting检测和鉴定。结果：重组耻垢分枝杆菌构建成功,SDS-PAGE及Western blotting结果显示该重组耻垢杆菌可以实现结核杆菌DnaA蛋白的同源高效表达。结论：结核杆菌DnaA蛋白的同源表达为结核杆菌DNA复制机制的研究奠定了基础。     

结核分枝杆菌sRNA Mpr5的功能验证

【目的】探究结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis, M. tb)中sRNA Mpr5对分枝杆菌的抗逆性及宿主细胞生理的影响。【方法】构建结核分枝杆菌sRNA Mpr5过表达的重组耻垢分枝杆菌(Mycolicibacterium smegmatis, M. smeg) M3-Atc,以转入空载质粒(pSI)的野生型耻垢分枝杆菌T1-Atc作为对照,观察细菌体外生长能力和菌落形态变化。通过非生物胁迫处理(低氧、饥饿、0.02%十二烷基硫酸钠)探究重组菌株的抗逆能力。用重组耻垢分枝杆菌侵染人非小细胞肺癌上皮细胞系A549,活菌涂板计算细菌的胞内增殖能力,利用免疫荧光染色观察感染后细胞的生理结构变化。【结果】sRNA Mpr5过表达菌株的体外生长与菌落形态均与野生型相似。抗逆性实验表明Mpr5过表达菌株(M3-Atc)的抗表面活性剂能力在4 h时显著提高(P<0.05);在饥饿模型中M3-Atc早期(2–12 h)就表现出生长劣势(P<0.05);低氧模型中M3-Atc菌株0–3 d均处于生长优势状态,增长均高于对照组(P<0.05),3d后增长...     

肽聚糖脱乙酰酶Rv1096对分枝杆菌与宿主细胞相互作用的影响

目的探讨结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis, Mtb)肽聚糖脱乙酰酶Rv1096对分枝杆菌与宿主细胞相互作用的影响。方法利用过表达Rv1096基因的重组耻垢分枝杆菌(Mycobacterium smegmatis, MS)_Rv1096,通过差速离心及胰蛋白酶消化试验,确定Rv1096蛋白的亚细胞定位;通过氨基酸定点突变联合伴刀豆凝集素A(Concanavalin A, ConA)免疫印迹确定Rv1096的O-甘露糖基化位点;运用刃天青显色法检测MS_Rv1096对溶菌酶的抵抗力;通过巨噬细胞感染试验,分析了Rv1096对耻垢分枝杆菌细胞内存活能力和宿主细胞炎症应答的影响。结果确定了Rv1096在重组耻垢分枝杆菌MS_Rv1096中的亚细胞定位在细胞壁;发现Rv1096蛋白含有三个O-甘露糖基修饰位点(~(265)Thr,~(266)Ser,~(267)Ser);细胞外测试结果表明,Rv1096能增强耻垢分枝杆菌对溶菌酶的抵抗能力,最低抑菌质量浓度从1.5 mg/mL升至2.5 mg/mL,而细胞感染显示其并不能显著增强耻垢分枝杆菌在人单核细胞白血病细胞(THP-1细胞)内的存活能力;定量PCR检测结果显示,过表达Rv1096的耻垢分枝杆菌刺激THP-1细胞分泌炎症因子(TNF-α,IL-6和IL-1β)的能力显著下降。通过平行对比证明若删除O-甘露糖基化位点(~(265)Thr,~(266)Ser,~(267)Ser),对Rv1096基因功能无显著影响。结论 Rv1096是一个细胞壁相关蛋白,具有三个O-甘露糖基化位点。过表达Rv1096对耻垢杆菌在宿主细胞内的存活能力无显著影响,但能够降低宿主细胞对耻垢分枝杆菌的炎症因子应答,且上述功能不受O-甘露糖基化修饰影响。     

结核杆菌活动期高表达基因Rv1776c的克隆及其在耻垢分枝杆菌中的表达

目的构建表达结核分枝杆菌Rv1776c基因的重组耻垢分支杆菌,并鉴定该基因在重组耻垢分支杆菌中的活性。方法采用PCR技术克隆结核分枝杆菌Rv1776c基因,构建大肠埃希菌-分支杆菌穿梭表达质粒pMV-Rv1776c,通过酶切和测序鉴定其正确性,用电穿孔法将重组质粒转染到耻垢分支杆菌mc^2155中。以SDS-PAGE及Western blot检测证实Rv1776c蛋白在重组耻垢分支杆菌内的表达。结果重组耻垢分支杆菌构建成功,生长曲线说明重组质粒不会影响耻垢分支杆菌的体外生长;SDSPAGE及Western blot检测证实Rv1776c在耻垢分枝杆菌内表达出相对分子量约56kD的Rv1776c蛋白。结论成功构建了Rv1776c基因的穿梭质粒pMV-Rv1776c,且该质粒在耻垢分枝杆菌内具有生物活性,为进一步研究其表达产物的功能提供基础。     

glmU基因敲除后对分枝杆菌细胞壁中聚糖影响的初步分析

应用已构建的glmU基因敲除的耻垢分枝杆菌作为实验模型,对细胞壁中的聚糖的组成成份和结构进行分析。气相色谱与高效液相Dionex的结果共同说明了在mc2155 glmU KOT菌株的细胞壁内,当缺失活性GlmU时,阿拉伯糖含量增加,且其增加是来自于具有分支的阿拉伯糖末端的增多。此结果将能更进一步地认识GlmU的功能以及当GlmU功能异常时对细菌造成的影响,这些都将为研究以GlmU为靶位点的药物对细菌的影响提供实验支持。     

Cloning and Characterization of the Genes Encoding a Cytochrome P450 (PipA) Involved in Piperidine and Pyrrolidine Utilization and Its Regulatory Protein (PipR) in Mycobacterium smegmatis mc2155

Transposon mutagenesis of Mycobacterium smegmatis mc2155 enabled the isolation of a mutant strain (called LGM1) altered in the regulation of piperidine and pyrrolidine utilization. The complete nucleotide sequence of the gene inactivated in mutant LGM1 was determined from the wild-type strain. This gene (pipR) encoded a member of the GntR family of bacterial regulatory proteins. An insertion element (IS1096), previously described for M. smegmatis, was detected downstream of the gene pipR. Three additional open reading frames were found downstream of IS1096. The first open reading frame (pipA) appeared to encode a protein identified as a cytochrome P450 enzyme. This gene is the first member of a new family, CYP151. By a gene replacement experiment, it was demonstrated that the cytochrome P450 pipA gene is required for piperidine and pyrrolidine utilization in M. smegmatis mc2155. Genes homologous to pipA were detected by hybridization in several, previously isolated, morpholine-degrading mycobacterial strains. A gene encoding a putative [3Fe-4S] ferredoxin (orf1) and a truncated gene encoding a putative glutamine synthetase (orf2') were found downstream of pipA.     

绿茶粗提物对耻垢分枝杆菌的生长抑制研究

采用乙酸乙酯在中性条件下萃取绿茶,得到含有表没食子儿茶素没食子酸酯(Epigallocatechin gallate,EGCG)的粗提物。通过纸片琼脂扩散法和细菌生长曲线来评价绿茶粗提物对耻垢分枝杆菌的抑菌效果,利用透射电子显微镜(Transmission electron microscopy,TEM)观察其对耻垢分枝杆菌细胞壁结构的影响。结果显示,绿茶粗提物对耻垢分枝杆菌生长产生明显抑制作用,且抑菌作用随着浓度的升高逐渐加强;经绿茶粗提物处理的耻垢分枝杆菌细胞壁呈现膨出、变形等形态学变化。因此,绿茶粗提物具有抑制耻垢分枝杆菌生长的功能,其作用机制可能与其主要成分EGCG影响细胞壁肽聚糖的生物合成有关。     

Identification of a peptide synthetase involved in the biosynthesis of glycopeptidolipids of Mycobacterium smegmatis

Five rough colony mutants of Mycobacterium smegmatis mc2155 were produced by transposon mutagenesis. The mutants were unable to synthesize glycopeptidolipids that are normally abundant in the cell wall of wild-type M. smegmatis. The glycopeptidolipids have a lipopeptide core comprising a fatty acid amide linked to a tetrapeptide that is modified with O-methylated rhamnose and O-acylated 6-deoxy talose. Compositional analysis of lipids extracted from the mutants indicated that the defect in glycopeptidolipid synthesis occurred in the assembly of the lipopeptide core. No other defects or compensatory changes in cell wall structure were detected in the mutants. All five mutants had transposon insertions in a gene encoding an enzyme belonging to the peptide synthetase family. Targeted disruption of the gene in the wild-type strain gave a phenotype identical to that of the five transposon mutants. The M. smegmatis peptide synthetase gene is predicted to encode four modules that each contain domains for cofactor binding and for amino acid recognition and adenylation. Three modules also have amino acid racemase domains. These data suggest that the common lipopeptide core of these important cell wall glycolipids is synthesized by a peptide synthetase.     

Functional analyses of mycobacterial lipoprotein diacylglyceryl transferase and comparative secretome analysis of a mycobacterial lgt mutant

Preprolipopoprotein diacylglyceryl transferase (Lgt) is the gating enzyme of lipoprotein biosynthesis, and it attaches a lipid structure to the N-terminal part of preprolipoproteins. Using Lgt from Escherichia coli in a BLASTp search, we identified the corresponding Lgt homologue in Mycobacterium tuberculosis and two homologous (MSMEG_3222 and MSMEG_5408) Lgt in Mycobacterium smegmatis. M. tuberculosis lgt was shown to be essential, but an M. smegmatis ΔMSMEG_3222 mutant could be generated. Using Triton X-114 phase separation and [(14)C]palmitic acid incorporation, we demonstrate that MSMEG_3222 is the major Lgt in M. smegmatis. Recombinant M. tuberculosis lipoproteins Mpt83 and LppX are shown to be localized in the cell envelope of parental M. smegmatis but were absent from the cell membrane and cell wall in the M. smegmatis ΔMSMEG_3222 strain. In a proteomic study, 106 proteins were identified and quantified in the secretome of wild-type M. smegmatis, including 20 lipoproteins. All lipoproteins were secreted at higher levels in the ΔMSMEG_3222 mutant. We identify the major Lgt in M. smegmatis, show that lipoproteins lacking the lipid anchor are secreted into the culture filtrate, and demonstrate that M. tuberculosis lgt is essential and thus a validated drug target.     

Transfer of the first arabinofuranose residue to galactan is essential for Mycobacterium smegmatis viability

The mycobacterial arabinan is an elaborate component of the cell wall with multiple glycosyl linkages and no repeating units. In Mycobacterium spp., the Emb proteins (EmbA, EmbB, and EmbC) have been identified as putative mycobacterial arabinosyltransferases implicated in the biogenesis of the cell wall arabinan. Furthermore, it is now evident that the EmbA and EmbB proteins are involved in the assembly of the nonreducing terminal motif of arabinogalactan and EmbC is involved in transferring arabinose, perhaps in the early stage of arabinan synthesis in lipoarabinomannan. It has also been shown that the Emb proteins are a target of the antimycobacterial drug ethambutol (EMB). In the search for additional mycobacterial arabinosyltransferases in addition to the Emb proteins, we disrupted MSMEG_6386 (an orthologue of Rv3792 and a gene upstream of embC) in Mycobacterium smegmatis. Allelic exchange at the chromosomal MSMEG_6386 locus of M. smegmatis could only be achieved in the presence of a rescue plasmid carrying a functional copy of MSMEG_6386 or Rv3792, strongly suggesting that MSMEG_6386 is essential. An in vitro arabinosyltransferase assay using a membrane preparation from M. smegmatis expressing Rv3792 and synthetic beta-d-Galf-(1-->5)-beta-D-Galf-(1-->6)-beta-D-Galf-octyl and beta-D-Galf-(1-->6)-beta-D-Galf-(1-->5)-beta-D-Galf-octyl showed that Rv3792 gene product can transfer an arabinose residue to the C-5 position of the internal 6-linked galactose. The reactions were insensitive to EMB, and when alpha-d-Manp-(1-->6)-alpha-D-Manp-(1-->6)-alpha-D-Manp-octylthiomethyl was used as an acceptor, no product was formed. These observations indicate that transfer of the first arabinofuranose residue to galactan is essential for M. smegmatis viability.     

利用无传染性耻垢分枝杆菌建立小鼠结核病模型的探索

目的:利用耻垢分枝杆菌(M.smegmatismc2155)建立C57BL/6小鼠结核病模型。方法:每天以高剂量(5×107CFU)耻垢分枝杆菌给C57BL/6小鼠腹腔注射,连续感染4周,检测耻垢分枝杆菌对小鼠的致病性。分别于2周和4周处死小鼠,无菌条件下解剖小鼠取肺、脾脏组织匀浆,进行组织内细菌活力检测;通过嗜酸性染色进行分枝杆菌的鉴定;同时进行病理切片的制备,观察肺和脾脏组织的病理变化;最后进行菌体DNA的提取和基因检测,根据上述指标确定小鼠结核病模型的建立是否成功。结果:腹腔感染小鼠2周后,模型组小鼠只有脾脏组织匀浆液出现抗酸染色阳性菌落,肺部组织未见阳性菌落。腹腔感染小鼠4周后,模型组小鼠肺、脾脏组织匀浆液中均可见大量抗酸染色阳性的菌落;组织病理学观察结果显示:小鼠肺组织主要表现为以中性粒细胞为主的炎性病变;基因检测结果表明:模型组小鼠肺组织匀浆液中可检测到耻垢分枝杆菌特异性3-磷酸甘油醛脱氢酶(gap)基因,而脾脏组织未扩增出耻垢分枝杆菌特异性基因。结论:通过腹腔注射无致病性耻垢分枝杆菌方法,成功建立C57BL/6小鼠结核病发生模型,为结核分枝杆菌与宿主相互作用研究提供安全的疾病模型。     

结核分枝杆菌EF4敲除菌株的构建

EF4是一个由 lepA 基因编码的与蛋白质翻译密切相关的延伸因子,在细菌中高度保守,但其确切功能和分子机制尚不清楚,在结核分枝杆菌中的功能至今未见报道。为探索EF4在结核分枝杆菌中的功能,需构建一株结核分枝杆菌 lepA 基因敲除株。本研究以结核分枝杆菌H37Ra全基因组DNA为模板,设计并通过聚合酶链反应(polymerase chain reaction,PCR)扩增 lepA 基因左、右臂,连接到p0004S质粒,构建同源重组质粒p0004S-Δ lepA 。然后,通过噬菌体体外包装,将p0004S-Δ lepA 质粒连接到phAE159质粒,构建phAE159-Δ lepA 噬菌体包装质粒。在耻垢分枝杆菌mc 2155中大量扩增噬菌体并受结核分枝杆菌侵染进行同源重组,筛选阳性克隆,从基因组和蛋白质表达水平检测该突变株中 lepA 基因及EF4蛋白表达。PCR结果显示,敲除株基因组中 lepA 基因已被潮霉素抗性基因成功替换,蛋白免疫印迹结果显示该敲除株中无EF4表达,表明其为成功构建的Ra Δ lepA 。生长曲线分析显示,正常培养条件下,结核分枝杆菌野生株与敲除株生长趋势一致。敲除株与野生株在菌落形态上有一定差异,相比于野生株,Ra Δ lepA 菌落颜色发黄,凸起偏厚,生长过程中生物膜皱褶较少。耐胁迫能力分析显示,与野生株相比,Ra Δ lepA 耐热、抗去垢剂、抗氧化能力无显著差异,但耐酸性环境能力明显增强。本研究利用噬菌体介导的重组法成功构建了结核分枝杆菌 lepA 基因敲除株,为后续研究结核分枝杆菌EF4的功能提供了重要基础。