细菌中Ⅰ型毒素-抗毒素系统的研究进展

毒素-抗毒素系统是广泛存在于细菌和真菌细胞内的一对小型遗传控制元件,毒素基因编码稳定的蛋白质分子,抗毒素基因编码的则是稳定性较差的蛋白质或者是具有调控功能的RNA.人们对于毒素分子在细胞内的生物靶标、分子结构与功能、体内调节机制等进行了大量的研究,不仅揭示了毒素-抗毒素的生理功能,而且为多种生物技术中的应用提供了新的素材.目前发现共有5大类型的毒素-抗毒素系统,其中Ⅰ型毒素-抗毒素系统的抗毒素分子为调节型RNA,可以通过多种不同途径与毒素蛋白质的mRNAs结合从而中和毒素的细胞毒性.Ⅰ型毒素-抗毒素系统以其独特的调节性RNA的调控方式,成为目前毒素-抗毒素研究中的重要热点.本文将对目前Ⅰ型毒素-抗毒素系统的研究进展进行综述,并对其可能的应用前景进行展望.     

毒素-抗毒素系统介导持留菌形成机制的研究进展

毒素-抗毒素(toxin-antitoxin,TA)系统是广泛存在细菌基因组上的由两个基因组成的操纵子,分别编码稳定的毒素蛋白和不稳定的抗毒素,其中毒素蛋白具有多种生物学功能。持留菌是指能够耐受高浓度抗生素或不利环境的一类细菌,它们同样具有TA系统。现就毒素-抗毒素系统介导持留菌形成机制的研究进展作一综述。     

原核生物Ⅶ型毒素-抗毒素系统研究进展北大核心

毒素-抗毒素(toxin-antitoxin,TA)系统是普遍存在于细菌、古细菌及原噬菌体中的遗传元件,通常由分别编码毒素和编码抗毒素的基因组成。毒素在细菌细胞中较为稳定,而抗毒素则容易被降解。大多数毒素为蛋白并具有酶的活性,通过影响蛋白质的翻译、DNA的复制等重要生命活动从而对细菌产生毒性,抑制细菌生长。抗毒素为蛋白质或非编码RNA,通过极其多样的方式,中和毒素的毒性。目前发现TA在调控质粒拷贝数、流产性感染、生物被膜的形成等过程中发挥着重要作用。随着研究的不断深入,新型TA不断被发现,极大地促进了我们对于TA的认识。目前TA已经扩展到I‒Ⅷ型,本文总结了近期发现的新型TA,并重点介绍了最新发现的Ⅶ型TA及其特殊的中和机制。由于TA与病原微生物的致病性密切相关,因此,深入研究这些TA可以为耐药微生物的治疗提供新的靶点。     

细菌II型毒素-抗毒素系统活性的调控

细菌毒素-抗毒素系统(Toxin-antitoxin system,TA)由稳定的毒素和不稳定的抗毒素构成,几乎存在于所有细菌中。已证明染色体编码的II型TA系统作为胁迫反应因子,通过毒素作用于不同的细胞靶点来调控重要的细胞活动过程,使细菌适应不同的环境胁迫。因此,毒素活性的调控是II型TA系统介导细菌适应性胁迫反应的关键。本文总结了II型TA系统毒素活性调控机制的研究进展,并介绍了作者近年来对模式蓝藻Synechocystis sp.PCC6803中II型TA毒素活性调控的研究结果。     

细菌毒素-抗毒素系统的研究进展

毒素-抗毒素系统(toxin-antitoxin system,TA)由两个共表达的基因组成,其中一个基因编码不稳定的抗毒素蛋白(antitoxin),另一个基因编码稳定的毒素蛋白(toxin).毒素-抗毒素系统最早发现于一些低拷贝的质粒,用来维持低拷贝质粒在菌群中的稳定存在.随后的研究表明,毒素-抗毒素系统广泛存在于细菌,包括一些致病菌的染色体上.在营养缺乏等不良生长条件下,由于基因表达的抑制和蛋白酶的降解作用,不稳定的抗毒素蛋白减少,从而产生游离的毒素蛋白,导致细菌的生长抑制和死亡.毒素-抗毒素系统的生理功能目前还存在争议,有学者认为细茼染色体上的毒素-抗毒素系统可以在不良生长状况下介导细菌的死亡,即细茼程序性细胞死亡(baeterial programmedcell death).但也有证据显示,毒素-抗毒素系统的功能更偏向于应激状态下的生理调节方面,即只起应激状态下的抑菌作用而不是杀菌作用.对细菌生长调控中毒素-抗毒素系统的作用机理进行综述,并探讨毒素-抗毒素系统研究的理论和应用价值.     

毒素-抗毒素系统在应激环境下的生物学作用的研究进展

毒素-抗毒素系统（toxin-antitoxin system,TAS）广泛存在于细菌染色体及质粒上,是细菌中含量丰富的小型遗传元件。TAS通常由两个紧密相连的基因组成,分别编码毒素（toxin）和抗毒素（antitoxin）,稳定的毒素能够损伤宿主细胞,不稳定的抗毒素能够保护宿主细胞免于毒素的损伤作用。依据其性质和作用方式,目前已经发现三种型别的TAS。TAS具有多种生物学作用,如诱导程序性细胞死亡（programmed cell death,PCD）,应激条件下介导持留菌形成（persistence）,稳定基因大片段等。本文就近几年TAS在应激条件下的生物学作用的研究进展做一综述。     

细菌的毒素-抗毒素系统:定时炸弹还是免死金牌

毒素-抗毒素系统(Toxin-antitoxin system,TA)在细菌和古菌的染色体和可移动遗传元件中广泛分布,目前分为六大类型(I型-VI型)。研究发现TA能够促进多重耐药菌群的形成,同时参与细菌的程序性死亡、调控生物被膜形成、介导细菌环境适应过程等多个重要的生命过程。TA的研究主要集中在肠道细菌和病原菌中,其中II型TA研究最为深入和广泛。本文综述了近年来新型TA的鉴定、毒素新型作用靶点、抗毒素的调控功能以及TA间的相互作用等进展,并对未来的TA领域的潜在发展趋势和应用前景也进行了评述。     

细胞膜蛋白与细胞骨架蛋白相互作用研究进展

细胞膜蛋白与胞浆骨架蛋白的相互作用对于维持细胞正常形态 ,细胞粘附与信号传导有重要作用。含有 4 .1 JEF结构域的蛋白 4 .1超家族与含有PDZ结构域的MAGUK蛋白家族能结合多种膜蛋白胞内区与胞浆蛋白 ,在膜蛋白与胞浆蛋白之间建立联系 ,对于细胞、细胞 -细胞间连接的正常结构与功能的维持有着重要作用。     

鲍曼不动杆菌耐药持留菌的特征及Ⅱ型毒素-抗毒素系统的多样性

摘要:【目的】研究鲍曼不动杆菌持留菌的特征,分析鲍曼不动杆菌Ⅱ型毒素-抗毒素(TA)系统的多样性及分布,探讨TA系统与持留菌形成的潜在关联。【方法】采用分属于6 大类中的6种不同抗生素分别筛选的方法分离并定量鲍曼不动杆菌的持留菌;应用PSI-BLAST及TBLASTN程序分析721株鲍曼不动杆菌中的Ⅱ型TA系统;通过聚合酶链式反应(PCR)方法检测44株临床多重耐药(MDR)的鲍曼不动杆菌中5个Ⅱ型TA系统的分布。【结果】我们发现不同抗生素处理得到的鲍曼不动杆菌持留菌的数量并不相同;对多数抗生素而言,浓度越高,得到的持留菌数量越少;处于生长平台期的菌株中相比对数期含有更多的持留菌;多粘菌素B及妥布霉素均具有杀灭部分持留菌的能力;鲍曼不动杆菌所有菌株中均含有Ⅱ型TA系统,HTH/GNAT类型在菌株中分布最为广泛;所有700余株鲍曼不动杆菌基因组中共含有15个潜在的Ⅱ型TA系统;三类普遍存在于已知基因组中的明确功能的Ⅱ型TA系统在临床多重耐药菌株中同样分布广泛,且HigB/HigA的表达量在标准株的持留菌中显著增高。【结论】鲍曼不动杆菌的持留菌水平与菌株的生长状态、抗生素的种类及浓度密切相关。Ⅱ型TA系统在鲍曼不动杆菌已知基因组和临床多重耐药菌株中普遍存在,其中,HTH/GNAT、GP49/Cro(HigB/HigA)及DUF497/COG3514三种类型的Ⅱ型TA系统可能在鲍曼不动杆菌持留菌的形成中扮演重要角色。     

原核生物毒素-抗毒素系统的研究进展

毒素-抗毒素系统(toxin-antitoxin system,TA)由具有杀菌或抑菌作用的毒素和能中和毒素毒性的抗毒素组成,在细菌和古菌的染色体和可移动遗传元件中分布广泛。TA系统具有结构和功能的多样性,目前分为八大类型(Ⅰ-Ⅷ型)。研究发现TA系统与细菌生物膜的形成、细菌毒力、耐药性细菌感染、质粒拷贝数的调控及原噬菌体切离后在细胞中的稳定维持等相关。文章综述了近年来TA系统的最新分类、TA系统的功能及抗毒素的其他调控功能等进展,并对TA领域的应用做了简要描述。     

水稻种子内生细菌研究进展

水稻的根、茎、叶、种子等器官存在大量对植株生长和产量、品质、抗性等有重要作用的共生和伴生微生物,其中内生菌是种子共生和伴生微生物中的一个代表类群.水稻种子中普遍存在种类丰富且结构复杂的内生菌群落,会直接或间接地影响种子的萌发、生长和群体的产量特性.从水稻种子内生细菌的多样性、水稻种子与其内生细菌分布的相关性、水稻种子内...     

肉毒毒素研究进展

肉毒毒素是肉毒梭菌产生的一种神经毒素,能够通过抑制神经肌肉接头处的乙酰胆碱释放而引起肌肉麻痹.肉毒毒素在培养液中以复合物形式存在,其中的毒性组分由3个非同源性结构域组成,是一种新型的金属蛋白酶.不同血清型的肉毒毒素能够特异性地作用于不同底物,这些底物在神经细胞的胞外分泌过程中发挥重要作用.肉毒毒素在胞吞胞吐机制的研究以及临床医学应用方面具有宝贵的价值.     

革兰氏阴性细菌外膜主要成分的跨膜转运机制研究进展

革兰氏阴性细菌的外膜由脂多糖、磷脂、外膜蛋白和脂蛋白等成分组成,是细菌抵御外界有害物质的首要物理屏障,与细菌致病性和耐药性密切相关.外膜各组分依赖特定的系统进行跨膜转运,包括脂多糖转运系统(lipopolysaccharide transport, Lpt)、脂质不对称维持系统(maintenance of lipid asymmetry, Mla)、β-桶状装配机器(β-barrel assembly machinery,Bam)以及脂蛋白定位系统(localization of lipoprotein,Lol).这些系统能够保证细菌外膜的完整与稳定,被视为维持细菌生命活动的"命门".因此,本文系统地综述革兰氏阴性细菌外膜主要成分的跨膜转运系统结构与功能,并对其未来研究方向进行展望,为新型靶向抗菌类药物研发提供新的思路.     

Changes of Bt Toxin in the Rhizosphere of Transgenic Bt Cotton and its Influence on Soil Functional Bacteria

Summary The concentrations of Bacillus thuringensis (Bt) toxin released from root exudation of Bt cotton were measured by an enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA), and its impacts on the numbers of culturable functional bacteria in the rhizosphere were determined by cultivation. No Bt toxin was found in the rhizosphere of non-Bt cotton (SHIYUAN321), but varying levels of Bt toxin were present in the rhizosphere of two Bt cotton varieties (NuCOTN99^B and SGK321) during the entire growth period. The levels of Bt toxin in the rhizosphere of NuCOTN99^B were significantly higher (p<0.05) than those of SGK321 within all sampling dates except on June 17th in the whole growth season. Significant differences (p<0.05) were found in the numbers of the three functional bacteria between SHIYUAN321 and NuCOTN99^B within each sampling day from May 27th to October 27th. No significant differences were found in the numbers of functional bacteria among three cultivars after growth season. Fortification of pure Bt toxin into rhizospheric soil did not result in significant changes in the numbers of culturable functional bacteria, except the nitrogen-fixing bacteria when the concentration of Bt toxin was higher than 500 ng/g. The results indicated that Bt toxin was not the direct factor causing decrease of the numbers of bacteria in the rhizosphere, and other factors may be involved.     

植物内生固氮菌及其固氮机理研究进展

氮素是植物生长必不可少的元素,植物内生固氮菌不仅能够在植物体内产生氮素以供植物利用,而且在自然界氮素循环过程中发挥积极作用,对农业可持续发展具有重要意义。近年来,植物内生固氮菌逐渐成为研究热点。由植物内生固氮菌的发现、作物共生、侵入途径、固氮机理、促生作用机制等方面系统地综述了植物内生固氮菌的研究进展,探讨了植物内生固氮菌新的研究思路以及一些尚未解决的问题,以期为植物内生固氮菌及生物固氮研究提供参考。     

低温环境中T-2毒素降解菌的分离鉴定及特性研究

离筛选低温环境中T-2毒素的降解菌并探明其生化特性,探究T-2毒素降解微生物生化特性异同点,为T-2毒素降解微生物的检验提供生化判断参考。针对暴露于－20 ℃低温环境中的低浓度T-2毒素标准品,采用LC-MS/MS定量分析T-2毒素残留量,利用营养琼脂培养基（NA）和马铃薯葡萄糖琼脂培养基（PDA）共分离出5株降解菌,16S rDNA结合生化鉴定结果为死谷芽胞杆菌（Bacillus vallismortis）、蜡状芽胞杆菌（Bacillus cereus）、阴沟肠杆菌（Enterobacter cloacae）、弯曲假单胞菌（Pseudomonas geniculata）和尼泊尔葡萄球菌（Staphylococcus nepalensis）。这些分离株在－20 ℃条件下对低浓度T-2毒素均有不同程度的降解能力,其中蜡状芽胞杆菌（Bacillus cereus）降解能力最强,降解率为91%。它们的理化特性具有很多相似性,主要表现在5株菌均不能利用D 塔格糖(dTAG）,对ELLMAN都表现出阴性;Bacillus vallismortis Bp1234-7、Pseudomonas geniculata Bp24-4、〖WTBX〗Staphylococcus nepalensis Bp124-5和Enterobacter cloacae Bp123-7都能分解D-葡萄糖,而Bacillus cereus Bp1234-8不能。     

Interaction between a twelve-residue segment of antifreeze protein type I,or its mutants,and water molecules

A molecular dynamics simulation has been carried out for water molecules with a rigid segment of antifreeze protein type I. The segment consists of nine alanine residues, two threonine residues and one asparagine residue. Mutant segments, in which the threonine residues are replaced with valine residues, or serine residues, are also used. It is predicted that the hydrogen site of asparagine residue, and that of threonine residue, play an important role in the hydrogen bond of water molecules in these sites. This hydrogen bond is not noticeable between water molecules and the valine residue, or serine residue. The existence of four hydrophilic sites enhances the mobility of water molecules close to the serine residue of the mutant segment. The difference in the zenith-angle fluctuations of the original segment and the valine-mutant segment is less noticeable in the case of 230 K. This is because the gathering of water molecules due to the hydrophobic hydration is predominant near the alanine residues of the segments at this temperature.     

Tetanus Toxin Inhibits Depolarization-Stimulated Protein Phosphorylation in Rat Cortical Synaptosomes: Effect on Synapsin I Phosphorylation and Translocation

Synapsin I, a prominent phosphoprotein in nerve terminals, is proposed to modulate exocytosis by interaction with the cytoplasmic surface of small synaptic vesicles and cytoskeletal elements in a phosphorylation-dependent manner. Tetanus toxin (TeTx), a potent inhibitor of neurotransmitter release, attenuated the depolarization-stimulated increase in synapsin I phosphorylation in rat cortical particles and in synaptosomes. TeTx also markedly decreased the translocation of synapsin I from the small synaptic vesicles and the cytoskeleton into the cytosol, on depolarization of synaptosomes. The effect of TeTx on synapsin I phosphorylation was both time and TeTx concentration dependent and required active toxin. One- and two-dimensional peptide maps of synapsin I with V8 proteinase and trypsin, respectively, showed no differences in the relative phosphorylation of peptides for the control and TeTx-treated synaptosomes, suggesting that both the calmodulin- and the cyclic AMP-dependent kinases that label this protein are equally affected. Phosphorylation of synapsin IIb and the B-50 protein (GAP43), a known substrate of protein kinase C, was also inhibited by TeTx. TeTx affected only a limited number of phosphoproteins and the calcium-dependent decrease in dephosphin phosphorylation remained unaffected. In vitro phosphorylation of proteins in lysed synaptosomes was not influenced by prior TeTx treatment of the intact synaptosomes or by the addition of TeTx to lysates, suggesting that the effect of TeTx on protein phosphorylation was indirect. Our data demonstrate that TeTx inhibits neurotransmitter release, the phosphorylation of a select group of phosphoproteins in nerve terminals, and the translocation of synapsin I. These findings contribute to our understanding of the basic mechanism of TeTx action.     

海洋厌氧氨氧化细菌分子生态学研究进展

厌氧氨氧化细菌是能在厌氧的条件下将氨氧化为氮气的一类细菌,这类细菌执行着以前未被人们所认知的一个独特的过程--氧氨氧化过程,据估计厌氧氨氧化过程对于海洋氮气的形成有30%～50%的贡献率;海洋厌氧氨氧化细菌能与氨氧化细菌及氨氧化古菌存在潜在的耦合作用,对于海洋氮循环复杂机制的阐述有着非常重要的意义;同时海洋厌氧氨氧化细菌独特的细胞和基因组结构,也成为了解海洋细菌进化重要的模式微生物之一.本文综述了近年来国内外厌氧氨氧化细菌分子生态学方面的进展,并结合作者的工作对未来的研究进行展望.     

毒素蛋白CcdB在载体构建中的研究及应用

大肠杆菌毒素-抗毒素系统ccd(control of cell division or death system)编码的毒素蛋白CcdB使细胞内DNA促旋酶失活,杀伤宿主细胞,而抗毒素蛋白CcdA可以中和毒素CcdB使宿主存活。利用这个原理,CcdB可作为细菌转化时的筛选标记,在构建各种高效低背景载体上发挥重要作用。我们简要综述毒素蛋白CcdB的毒性原理及其在质粒载体构建中的广泛应用。