肺炎链球菌cps操纵子的启动子序列点突变可导致细菌荚膜缺失

摘要:【目的】明确肺炎链球菌荚膜多糖合成操纵子的启动子序列出现的点突变313713 T→C是否可导致细菌荚膜缺失。【方法】Western blot检测肺炎链球菌突变株SPY1 (NC_008533.1 313713 T→C)荚膜多糖含量;实时定量荧光PCR分析荚膜多糖合成基因cps2A、cps2B、cps2C以及cps2D的表达量;构建重组质粒pEVP3-cps promoterD39和pEVP3-cps promoterSPY1,分别转化D39和SPY1菌株,通过β-半乳糖苷酶活性检测来验证转入的启动子序列对细菌荚膜合成的影响,并通过电镜观察荚膜结构和荚膜肿胀试验进一步验证。【结果】肺炎链球菌SPY1 的荚膜多糖含量较野生型显著下降,其相关基因cps2A、cps2B、cps2C以及cps2D的表达量较野生型D39均显著降低;与D39-pEVP3-cps promoterD39对比,D39-pEVP3-cps promoterSPY1的β-半乳糖苷酶活性下降了76%,与SPY1-pEVP3-cps promoterD39相比,SPY1-pEVP3-cps promoterSPY1的β-半乳糖苷酶活性下降了约79%;电镜结果显示,重组SPY1-pEVP3-cps promoterD39荚膜可恢复至野生型水平,并且重组D39-pEVP3-cps promoterSPY1 (NC_008533.1 313713 T→C)荚膜肿胀试验呈阴性。【结论】荚膜多糖合成操纵子的启动子序列点突变313713 T→C可导致荚膜多糖合成基因表达显著下调,从而引起菌株SPY1的荚膜显著减少甚至缺失。     

苏云金芽胞杆菌BkdR和CcpA对bkd基因簇的转录调控

【目的】通过分析苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)转录调控因子BkdR和多效调控因子CcpA对亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸代谢基因簇bkd的转录调控,明确bkd基因簇的转录调控机制。【方法】通过β-半乳糖苷酶活性测定分析bkd基因簇启动子的诱导转录活性,采用同源重组技术敲除Bt HD73菌株的ccpA基因,通过融合His标签的方法在大肠杆菌中表达纯化BkdR和CcpA蛋白,通过凝胶阻滞实验明确BkdR和CcpA蛋白与bkd基因簇启动子的结合作用。【结果】亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸可诱导bkd基因簇启动子Pptb的转录活性。Pptb的诱导活性在bkdR突变体中明显降低,而在ccpA突变体中明显上升。BkdR和CcpA蛋白与Pptb均有结合作用。【结论】bkd基因簇的转录活性受BkdR正调控,而受CcpA负调控。     

肺炎链球菌pcsB组成型表达的yycF缺陷菌株的构建及其致病能力

【背景】YycFG双组分系统是肺炎链球菌(Streptococcus pneumoniae,S. pn)应对外界环境的重要信息传递系统,其中表达反应调节子YycF的编码基因是肺炎链球菌生长的必需基因,但其是否调控细菌毒力尚不清楚。【目的】构建肺炎链球菌pcsB组成型表达及yycF缺陷菌,分析YycF对肺炎链球菌生物学特征和毒力的影响。【方法】采用Janus cassette (JC)反选的方法构建pcsB组成型表达菌株(Pc-PcsB~+),从该菌株出发用替代失活的方法构建yycF缺陷菌株(Pc-PcsB~+DyycF),比较野生株D39rpsl41、pcsB组成型表达株及yycF缺陷株的生长特性、荚膜多糖(capsular polysaccharide,CPS)含量、粘附侵袭能力和致病性的差异。【结果】成功构建pcsB组成型表达的yycF缺陷菌株(Pc-PcsB+DyycF);yycF缺陷导致细菌生长缓慢、分裂异常、胞内荚膜多糖和小分子荚膜多糖增多;体外实验结果显示,yycF缺陷菌株粘附能力较Pc-PcsB~+菌株减弱(P=0.006)。体内毒力实验显示,感染野生菌的小鼠全部死亡,感染Pc-PcsB+和Pc-PcsB~+DyycF菌株的小鼠死亡率分别为91.7%、75%,二者没有统计学差异(P=0.183),但Pc-PcsB~+DyycF菌株感染组有降低趋势;定殖结果显示,yycF缺陷菌株感染组的肺匀浆菌载量显著低于对照组(P=0.033)。【结论】成功构建yycF缺陷菌株,并初步证明yycF基因会影响肺炎链球菌的生物性状和致病能力,为后续探讨YycFG双组分系统对肺炎链球菌致病能力调控机制的研究奠定了基础。     

苏云金芽胞杆菌Sigma54和CcpA共同调控的基因鉴定

【目的】通过综合分析苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis)HD73菌株Sigma54缺失突变体的转录组数据和蜡样芽胞杆菌(Bacillus cereus)ATCC 14579菌株CcpA缺失突变体的转录组数据,并进行启动子与CcpA蛋白的体外结合验证,明确Bt HD73菌株中Sigma54和CcpA共同调控的基因,丰富了对微生物的代谢调控网络的认识。【方法】以转录组测序结果为基础,通过基因同源性的比对在Bt HD73菌株中寻找受Sigma54和CcpA共同调控的基因,在这些基因中找到具有cre序列的启动子,通过凝胶阻滞验证这些启动子与CcpA蛋白的结合。【结果】Bt HD73菌株中有31个基因受Sigma54和CcpA共同调控,其中14个基因的启动子序列包含cre序列,这些启动子都可以与CcpA蛋白发生体外结合。【结论】Bt HD73菌株中有14个基因直接受CcpA的调控,同时其转录受Sigma54的控制。     

单核细胞增生李斯特菌中CcpA缺失株的构建及对毒力的影响

CcpA是革兰氏阳性菌中由ccpA基因编码的介导碳分解代谢物阻遏的全局调控因子。近年来的研究表明,CcpA不仅参与CCR效应,还直接或间接参与病原细菌毒力基因的表达调控。为探讨CcpA对单核细胞增生李斯特菌（Lm）毒力的影响,应用同源重组方法构建CcpA缺失菌株。以BLAB/c小鼠为实验动物模型,检测野生株EGDe和缺失株EGDeΔccpA侵染小鼠后的半数致死剂量 LD₅₀和肝脾细菌载菌量,观察小鼠肝脏和脾脏的病理形态变化。结果显示：缺失CcpA后,Lm的LD₅₀降低了10倍,虽然肝脾细菌载菌量没有显著变化,但EGDe△ccpA对小鼠肝和脾的损害更为严重,表明CcpA缺失增强了细菌的毒力,CcpA 对Lm 毒力基因的表达可能具有间接或者直接的调控作用。     

11群肺炎链球菌荚膜多糖合成相关基因的分子生物学研究

目的利用分子生物学方法,研究7株11群肺炎链球菌荚膜多糖合成相关基因(cps loci)。方法根据11群肺炎链球菌荚膜多糖合成相关基因设计合成5对特异性引物,以7株肺炎链球菌基因组DNA作为模板进行PCR扩增,并对扩增产物进行序列测定及基因序列比对,确定其血清型。多位点序列分型(multilocus sequence typing,MLST)技术分析7株11群肺炎链球菌序列型(ST)。采用相邻合并分析(neighbour-joining analysis),根据MLST的7个管家基因和cps基因分别绘制系统发育树。结果根据wcw C、gct和wcj E等3个基因产物确定5株原11A型肺炎链球菌为11A型,无11E型;根据wcwR和gct等2个基因产物确定2株原11B型肺炎链球菌为11B型。获得7株不包括4个合成调控基因(wzg、wzh、wzd和wze)的11群肺炎链球菌cps loci,长度为11～12 kb,11A型具有12个开放式阅读框(ORF),11B型具有11个ORF。5株11A型肺炎链球菌部分cps基因序列差异较大; 2株11B型肺炎链球菌部分cps基因序列相似性高于99%。根据MLST分析发现3种新的ST型。根据MLST的7个管家基因绘制的系统发育树和cps基因绘制的系统发育树差异很大。结论从分子水平上确定了11A和11B血清型。获得了5株11A型和2株11B型肺炎链球菌ST型和部分荚膜多糖合成相关基因(cps loci),完善了11群肺炎链球菌的菌种档案。     

H-NS蛋白对副溶血弧菌hcp1的转录调控

【目的】研究调控子H-NS对副溶血弧菌T6SS1结构蛋白基因hcp1的转录调控机制。【方法】利用Western blot检测Hcp1蛋白在野生株(WT)和hns基因敲除株(Δhns)中表达水平的差异。提取WT和Δhns的总RNA,采用实时定量RT-PCR的方法验证H-NS对hcp1的转录调控关系。进而采用引物延伸实验研究hcp1的转录起始位点,并根据产物的丰度判断H-NS对hcp1的调控关系。PCR扩增hcp1的整个启动子区DNA序列,并纯化His-H-NS蛋白,通过凝胶阻滞实验(EMSA)验证His-H-NS对hcp1启动子区是否具有直接的结合作用。【结果】Western blot和实时定量RT-PCR结果显示H-NS能抑制hcp1的表达;引物延伸结果显示hcp1只有一个转录起始位点T(–62)(翻译起始位点为+1),且其转录活性是H-NS和σ54依赖性的;EMSA实验表明H-NS对hcp1的启动子区具有直接的结合作用。【结论】H-NS能直接结合到hcp1启动子区而抑制其转录表达。     

6群肺炎链球菌荚膜多糖合成相关基因的分子生物学研究

目的利用分子生物学方法,对25株6群肺炎链球菌荚膜多糖合成相关基因(cps loci)进行研究。方法采用多位点序列分型(multilocus sequence typing,MLST)技术,对25株6群肺炎链球菌进行分型;依据Gen Bank中收录的6群肺炎链球菌cps loci设计合成引物,以25株肺炎链球菌基因组DNA作为模板进行PCR扩增,并对扩增产物进行基因测定及分析;采用相邻合并分析(neighbour-joining analysis),根据MLST的7个管家基因和wciP、wzy、wzx这三个cps loci的代表基因分别绘制出系统发育树。结果根据MLST技术分析发现7株新的ST型菌株。25株6群肺炎链球菌cps loci的G+C含量为35.4%~35.5%,均属于I类;所有6C型wzy基因均有6个碱基的缺失。根据MLST的7个管家基因绘制的系统发育树,并根据cps loci的3个代表基因wciP、wzy和wzx绘制的系统发育树,差异很大。3个代表基因绘制的系统发育树,6C型为进化距离比较远的分枝,6A型和6B型的分枝进化距离相对较近;6D型与6B型在同一分枝内。结论获得了25株6群肺炎链球菌ST型和全长cps loci,完善了6群肺炎链球菌的菌种档案。     

苏云金芽胞杆菌Sigma H对芽胞形成的影响

【目的】检测苏云金芽胞杆菌HD73中的转录调控因子Sigma H(σ~H)对spo0A基因转录的调控作用;异源表达纯化Sigma H蛋白,验证其对spo0A基因启动子的直接结合;检测sigH基因的缺失对苏云金芽胞杆菌HD73芽胞形成和晶体蛋白产生的影响。【方法】通过测定spo0A基因启动子指导的β-半乳糖苷酶活性评价spo0A基因在苏云金芽胞杆菌HD73野生型和sigH缺失突变体中的转录水平;通过PCR扩增苏云金芽胞杆菌HD73的sigH基因并插入到表达载体pET21b上,将质粒转入到表达菌株BL21(DE3)中,得到重组菌株BL21 (pETsigH);利用镍柱亲和纯化和阴离子交换纯化得到纯化的Sigma H蛋白;通过凝胶迁移实验(electrophoretic mobility shift assay,EMSA)验证Sigma H蛋白与spo0A基因启动子的直接结合;通过显微镜观察、活芽胞计数的方法对突变株HDΔsigH进行表型特征分析。【结果】sigH缺失后,spo0A基因转录活性降低;在大肠杆菌中正确表达并纯化出大小约为28kDa的Sigma H-His蛋白;EMSA结果表明纯化后的Sigma H-His蛋白可与spo0A基因启动子结合;镜检和活芽胞计数结果表明突变株HDΔsigH无法产生芽胞和蛋白晶体。【结论】Sigma H蛋白通过与spo0A基因启动子结合直接调控spo0A基因的表达且sigH基因的缺失阻断了苏云金芽胞杆菌中芽胞和晶体蛋白的产生。     

一种溶菌酶样蛋白对肺炎链球菌毒力及荚膜多糖合成的影响

摘要：【目的】为了研究肺炎链球菌（Streptococcus pneumoniae, S.pn）的一种假想的溶菌酶样蛋白在细菌生物学性状及其致病中的作用。【方法】利用长臂同源PCR对该基因进行敲出,并同时构建带有拯救质粒的缺失菌株,观察D39野生菌、缺失菌与带有拯救质粒的缺失菌株在相关生物学性状及其致病力改变,从而鉴定这种假想溶菌酶样蛋白的功能。【结果】缺失菌与野生菌相比,细菌生长减缓,毒力下降,荚膜多糖合成明显减少。而将拯救质粒转入缺失菌株后,该溶菌酶样蛋白的mRNA表达水平较野生菌高,其毒力及荚膜合成     

Investigation of the mechanism of temperature sensitivity of the electroreceptors of ampullae of lorenzini

In experiments on Black Sea skates (Raja clavata), the potential of the receptor epithelium of the ampullae of Lorenzini and spike activity of single nerve fibers connected to them were investigated during electrical and temperature stimulation. Usually the potential within the canal was between 0 and –2 mV, and the input resistance of the ampulla 250–400 k. Heating of the region of the receptor epithelium was accompanied by a negative wave of potential, an increase in input resistance, and inhibition of spike activity. With worsening of the animal's condition the transepithelial potential became positive (up to +10 mV) but the input resistance of the ampulla during stimulation with a positive current was nonlinear in some cases: a regenerative spike of positive polarity appeared in the channel. During heating, the spike response was sometimes reversed in sign. It is suggested that fluctuations of the transepithelial potential and spike responses to temperature stimulation reflect changes in the potential difference on the basal membrane of the receptor cells, which is described by a relationship of the Nernst's or Goldman's equation type.I. P. Pavlov Institute of Physiology, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. I. M. Sechenov, Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. Pacific Institute of Oceanology, Far Eastern Scientific Center, Academy of Sciences of the USSR, Vladivostok. Translated from Neirofiziologiya, Vol. 12, No. 1, pp. 67–74, January–February, 1980.     

Principles of organization and evolution of systems of regulation of functions

Evolution of living organisms is closely connected with evolution of structure of the system of regulations and its mechanisms. The functional ground of regulations is chemical signalization. As early as in unicellular organisms there is a set of signal mechanisms providing their life activity and orientation in space and time. Subsequent evolution of ways of chemical signalization followed the way of development of delivery pathways of chemical signal and development of mechanisms of its regulation. The mechanism of chemical regulation of the signal interaction is discussed by the example of the specialized system of transduction of signal from neuron to neuron, of effect of hormone on the epithelial cell and modulation of this effect. These mechanisms are considered as the most important ways of the fine and precise adaptation of chemical signalization underlying functioning of physiological systems and organs of the living organism