高致病性2型猪链球菌毒素-抗毒素系统SezAT的鉴定与活性研究

【目的】对我国高致病性2型猪链球菌05Z33基因组的89K毒力岛序列进行生物信息学分析,发现存在一对与化脓链球菌Epsilon-zeta(ε-ζ)同源的Ⅱ型毒素-抗毒素系统(Toxin-antitoxin system,TA)——SezAT,推测该系统具有稳定89K毒力岛使其不易丢失的作用。验证SezAT为有活性的TA系统。【方法】对SezAT进行了生物信息学分析;RT-PCR验证SezAT共转录特性;在大肠杆菌中选择性地诱导表达毒素蛋白SezT和抗毒素蛋白SezA;最后通过同源重组技术敲除SezAT系统。【结果】sezAT由同一操纵子控制,SezT可抑制细菌生长,SezA可中和SezT的毒性作用,同源重组成功获得sezT敲除突变株。【结论】证实SezAT为一对有活性的毒素-抗毒素(TA)系统,为进一步研究SezAT可能发挥稳定89K毒力岛的功能,同时获得89K毒力岛缺失突变株并深入认识89K在我国高致病性SS2中的作用奠定了基础。     

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.     

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-抗毒素系统的功能

毒素-抗毒素(Toxin-Antitoxin,TA)系统广泛存在于原核生物和古细菌的染色体和质粒中。此系统由2个共表达的基因组成,分别编码稳定的毒素蛋白和易降解的抗毒素,毒素通常发挥毒性作用抑制细菌生长,而抗毒素则可中和毒性,二者相互作用对细菌生长状态起精密调节作用。根据TA的组成和抗毒素的性质,目前已经发现有6型TA,这些TA系统在细菌中发挥的作用一直是近年来学者们研究的热点,文中对细菌TA的功能研究进展进行了综述。     

2型猪链球菌gene0969基因敲除突变体的构建及毒力分析

目的:构建2型猪链球菌强毒株05ZYH33毒力岛89K上的Ⅳ型分泌系统组分gene0969敲除突变体,初步分析其活性,为进一步研究猪链球菌假想毒力因子在致病中的作用提供实验基础。方法:以05ZYH33基因组为模板,PCR扩增gene0969基因的上下游片段;以穿梭质粒pSET1为模板,PCR扩增氯霉素抗性基因Cm;采用重叠PCR方法搭建3个片段,并克隆到自杀载体pSET4s上,构建基因敲除载体,通过同源重组构建gene0969突变体,再用小鼠感染模型对突变株和野生株的毒力进行比较。结果:获得了gene0969基因敲除突变体,并发现其毒力与野生型相比有下降趋势。结论:2型猪链球菌假想毒力因子gene0969可能与毒力有关,其作用和机制值得进一步分析。     

结核分枝杆菌毒素-抗毒素系统与生物膜

结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis)是引起结核病的病原菌。其处于持续生存的休眠状态时,可导致长期无症状感染,称为结核潜伏感染。研究显示,结核分枝杆菌染色体中存在大量 “毒素-抗毒素系统”(toxin-antitoxin system,TAS),某些TAS在潜伏感染中发挥作用,可调节细菌生长和诱导细菌进入休眠状态;某些TAS参与生物膜形成和应激反应,但其影响生物膜形成的机制尚未阐明。生物膜中的结核分枝杆菌对多种抗结核药物耐药,且能抵抗宿主免疫系统防御;休眠状态的结核分枝杆菌对抗结核药物通常也是耐受的,给结核病治疗带来了巨大挑战。本文就近年来结核分枝杆菌TAS与生物膜的研究及抗结核药物对生物膜形成的影响进行综述。     

乙酰基转移酶毒素SsGNAT影响猪链球菌的黏附能力

【目的】猪链球菌(Streptococcus suis)是一种重要的人畜共患病病原,本研究旨在鉴定猪链球菌乙酰基转移酶毒素类毒素-抗毒素系统,并对其毒素功能进行分析,探讨猪链球菌毒素-抗毒素系统在细菌感染过程中发挥的作用。【方法】前期预测猪链球菌血清型5型菌株HN105基因组中假定的Ⅱ型毒素-抗毒素系统。进一步鉴定毒素-抗毒素系统的活性并分析该毒素-抗毒素系统的遗传进化关系;运用Westernblotting揭示毒素在猪链球菌内的表达情况。同时以HN105为亲本株,构建毒素缺失株、抗毒素缺失株以及毒素-抗毒素缺失株,研究该系统对猪链球菌黏附能力、生物被膜形成能力、抗吞噬与胞内存活能力的影响。【结果】预测并鉴定出猪链球菌血清型5型菌株HN105基因组中DF184＿RS00980-DF184＿RS00985编码的乙酰基转移酶(Gcn5-related N-acetyltransferase,GNAT)毒素类毒素-抗毒素系统,根据保守结构域将该系统命名为SsMarR-SsGNAT。SsGNAT毒素在大肠杆菌(Escherichia coli)的周质间隙发挥毒性作用,且抗毒素可以中和毒素的毒性...     

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.     

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,简称TA系统)广泛存在于原核生物(细菌和古菌)的基因组中,通常TA系统由毒素和抗毒素两部分组成,毒素发挥毒性抑制细菌生长,抗毒素可以解除抑制,它们通过体内的调控作用来对细菌或古菌的生长活动进行调节。研究发现,TA系统根据其性质及抗毒素中和毒素的方式不同可以分为8种类型Ⅰ～Ⅷ,不同类型的TA系统之间又存在着错综复杂的交互作用,而且此系统在细菌中发挥的作用也一直是近年来学者们研究的热点。现就TA系统的最新分类、TA系统的功能以及应用作一概述。     

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。     

Proteome analysis of Streptococcus suis serotype 2

Outbreaks in humans, caused by Streptococcus suis serotype 2 (SS2), were reported in 1998 and 2005 in China. However, the mechanism of SS2-associated infection remains unclear. For the first time, a 2-D gel approach combined with MS was used to establish a comprehensive 2-D reference map for aiding our understanding of the pathogenicity of SS2. The identification of 694 out of 834 processed spots revealed 373 proteins. Most of the identified proteins were located in the cytoplasm and were involved in energy metabolism, protein synthesis, and cellular processes. Proteins that were abundant in the 2-DE gels could be linked mainly to housekeeping functions in carbohydrate metabolism, protein quality control and translation. 2-DE of secretory proteins was performed using IPG strips of pH 4-7. Among the 102 protein spots processed, 87 spots representing 77 proteins were successfully identified. Some virulence-associated proteins of SS2 were found, including arginine deiminase, ornithine carbamoyl-transferase, carbamate kinase, muramidase-released protein precursor, extracellular factor, and suilysin. Enolase and endopeptidase have been proposed as putative virulence-associated factors in this study. The 2-D reference map might provide a powerful tool for analyzing the virulence factor and the regulatory network involved in the pathogenicity of this microorganism.     

猪链球菌2型89K毒力岛研究进展

高致病性猪链球菌2型的致病机制仍是未解之谜.毒力岛不仅赋予病原菌特殊的致病能力,而且在细菌的适应性进化过程中扮演重要角色.对猪链球菌2型89K毒力岛功能性基因的深入剖析有助于更全面地掌握病原菌的致病特性.综述了猪链球菌2型89K毒力岛的结构与进化过程,以及国内外对毒力岛中二元信号转导系统、Ⅳ型分泌系统、ABC转运蛋白、毒素-抗毒素系统等重要基因的研究进展,力图从基因水平为猪链球菌2型的致病机制寻找突破口.     

2型猪链球菌新毒力因子PlcR的发现

<正>2型猪链球菌(SS2)是一种重要的人畜共患传染病病原体。SS2感染不仅可致猪急性败血症、脑膜炎、关节炎、心内膜炎及急性死亡,并且可通过伤口和呼吸道等传播途径,导致人的感染发病和死亡。1998年和2005年在我国江苏"苏中"地区和四川资阳等市县人群中曾先后两次暴发大规模SS2感染人的事件。人感染病例中出现了从未报道过的链球菌中毒性休克综合征(Streptococcal toxic shock syndrome,STSS),病死率高达80%以上,已成为重要的新发传染病病原体[1-4]。     

猪链球菌2型次黄嘌呤核苷酸脱氢酶基因的克隆与鉴定

根据GenBank猪链球菌2型(SS2)报道序列,对江苏分离株SS2-H部分测序,发现位于已知毒力基因orf2与mrp之间存在两个新的开放阅读框序列。选取可能含有抗原决定簇肽段对应的核酸序列,该阅读框(2738~3694)编码319个氨基酸残基,分子量为33.5kDa,与已知任何基因无同源性。通过InterPro、PHD、DNAstar分析阅读框,并定向克隆至pET-32α( )载体中,转化至大肠杆菌BL21,表达出分子量为48kDa的融合蛋白,蛋白免疫转印可被SS2的抗血清识别,具有免疫原性;并且含有IMP dehydrogenase结构域,催化IMP生成XMP;流式细胞仪检测该蛋白可明显影响HEp-2细胞周期。     

Streptococcus suis serotype 2 binding to extracellular matrix proteins

Streptococcus suis serotype 2 is a major swine and human pathogen that causes septicemia and meningitis. The ability of S. suis serotype 2 to bind to different extracellular matrix (ECM) proteins was evaluated by ELISA. All 23 strains tested bound to plasma and cellular fibronectin and collagen types I, III, and V, some to fibrin, vitronectin, and laminin, and none to the other ECM proteins tested. An unencapsulated isogenic mutant bound to ECM proteins better than its parental encapsulated strain, suggesting that the polysaccharide capsule interfered with binding. Cross-inhibition was observed between soluble plasma fibronectin and collagens in the ECM adherence assay, indicating that binding domains for both proteins exist on the same or nearby bacterial surface molecules. On the other hand, pre-incubation with plasma fibronectin increased binding to collagen IV, suggesting that S. suis might use fibronectin as a bridging molecule. The results of heat treatment and proteolytic digestion suggest that adhesins for these ECM proteins are proteinaceous in nature.     

猪链球菌2型不同mrp基因型与毒力的关系

【目的】猪链球菌2型(Streptococcus suis serotype 2,SS2)是重要的人畜共患病病原,且有强弱毒株之分,但至今仍缺少合适的毒力标志基因来鉴定致病性SS2。本文旨在研究mrp基因型与SS2毒力的关系。【方法】通过PCR方法鉴定不同SS2菌株的mrp基因型。再通过"内标"化的斑马鱼感染模型和实时荧光定量PCR,分别测定不同mrp基因型菌株的毒力水平和mrp转录水平。【结果】根据PCR结果可将53株SS2分为mrp-A型(27株)和mrp-B型(26株)两种基因型;mrp-A型菌株比mrp-B菌株毒力偏强,且A型菌株中mrp转录水平更高。【结论】发现mrp基因在SS2中分布广泛,但不同菌株中mrp基因型不同,mrp-A型菌株的致病力更强。而且,以mrp非保守区域作为诊断靶点能有效鉴定SS2强毒株。     

高致病性2型猪链球菌plcR基因敲除株的构建及其相关生物学特性的研究

【目的】构建高致病性2型猪链球菌05ZYH33菌株plcR基因敲除株,通过比较突变株与野生株生物学特性的差异,研究plcR基因在2型猪链球菌致病过程中的作用。【方法】利用同源重组技术敲除plcR基因,多重交叉PCR及RT-PCR鉴定并测序验证。比较野生株与突变株基本生物学特性的差异,小鼠攻毒实验分析plcR基因缺失对细菌毒力的影响。【结果】经RT-PCR证实05SSU0241与05SSU0242共转录,通过多重交叉PCR及RT-PCR证实成功构建plcR基因缺失突变株,基本生物学特性显示突变株的生长速率、菌落形态、溶血活性均无显著改变,小鼠致病性试验结果显示,野生株攻毒的小鼠死亡率为70%,突变株攻毒的小鼠死亡率为40%,毒力较野生株显著降低。【结论】plcR基因作为2型猪链球菌有毒株基因组中特有的外源基因,在细菌致病过程中具有重要作用。     

Identification of immunogenic cell wall-associated proteins of Streptococcus suis serotype 2

Streptococcus suis serotype 2 (SS2) is a porcine and human pathogen with adhesive and invasive properties. The absence of suitable vaccine or virulent marker can be the bottleneck to control SS2 infection. An immunoproteome-based approach was developed to identify candidate antigens of SS2 for vaccine development. Hyperimmune sera, convalescent sera, and control sera were analyzed for reactivity by Western Blot against SS2 cell wall-associated proteins (WAPs) separated by 2-DE. A total of 34 proteins were identified by immunoproteomic analysis, of which 15 were recognized by both hyperimmune sera and convalescent sera, including most WAPs currently characterized as SS2 vaccine candidate antigens: muramidase-released protein (MRP), surface protein SP1 (Sao), and glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GapdH). The novel immunogenic proteins may be developed as alternative antigens for further study of SS2 vaccine and diagnostics.     

高致病性2型猪链球菌截短型类枯草杆菌丝氨酸蛋白酶基因的鉴定和功能研究

【目的】克隆表达高致病性2型猪链球菌05ZYH33株的SspA截短型基因,验证其是否具有酶学活性,并构建该基因的缺失突变株细菌,探讨其在2型猪链球菌致病过程中所起的作用【。方法】构建SS2的SspA截短型基因05SSU0811原核表达质粒,表达并纯化05SSU0811蛋白,运用丝氨酸蛋白酶底物Succinyl-Ala-Ala-Pro-Phe-p-nitroanilide(pNa),通过显色反应检测表达产物的酶学活性;运用同源重组技术敲除05SSU0811基因,多重交叉PCR筛选敲除株并测序鉴定,动物试验分析05SSU0811基因缺失对细菌毒力的影响。【结果】成功表达并纯化05SSU0811蛋白,浓度约为3.5 g/L。丝氨酸蛋白酶活性测定试验证实其具有酶学活性;获得05SSU0811基因缺失突变株,小鼠攻毒试验表明,野生株攻毒的20只小鼠全部死亡,基因缺失突变株攻毒组死亡9只,死亡率45%,两组间死亡率有显著性差异。表明05SSU0811基因缺失的菌株毒力较野生株明显下降。【结论】05SSU0811基因编码的截短型丝氨酸蛋白酶仍然具有酶学活性,SS2的截短型基因SspA在高致病性2型猪链球菌的致病性方面具有一定作用。