AphA蛋白促进副溶血弧菌c-di-GMP合成和生物膜形成

【目的】综合运用表型和分子生化实验研究AphA蛋白对副溶血弧菌生物膜形成的调节机制。【方法】利用菌落褶皱和结晶紫染色实验比较aphA突变株(ΔaphA)和野生株(WT)的表型差异;进而利用色谱串联质谱(HPLC-MS/MS)的方法分别检测ΔaphA和WT中c-di-GMP分子含量;提取ΔaphA和WT的总RNA,采用实时定量RT-PCR的方法研究AphA对scrABC和scrG的调控关系;分别构建克隆有scrABC和scrG上游启动子区的LacZ重组质粒,并将重组质粒转入ΔaphA和WT中,通过测定并比较两株菌中β-半乳糖苷酶活性差异来进一步研究AphA对scrABC和scrG的调控关系;PCR扩增scrABC和scrG的整个启动子区DNA序列,并纯化His-AphA蛋白,通过凝胶阻滞实验(EMSA)验证AphA对靶基因启动子区是否具有直接的相互作用。【结果】表型结果显示AphA能促进c-di-GMP的合成和生物膜形成;实时定量RT-PCR和LacZ结果表明AphA能抑制scrABC和scrG的转录表达;EMSA结果证明AphA不能结合到scrABC和scrG的启动子区DNA上。【结论】AphA间接抑制scrABC和scrG的表达是其促进副溶血弧菌c-di-GMP合成及生物膜形成的机制之一。     

副溶血弧菌拟核相关蛋白H-NS间接抑制VP1687-1686的启动子区转录

为了探讨副溶血弧菌拟核相关蛋白H-NS对Ⅲ型分泌系统(T3SS) VP1687-1686基因位点的转录调控,本研究提取副溶血弧菌hns突变株(Δhns)和野生株(WT)的总RNA,采用引物延伸实验研究靶基因的转录起始位点,并根据产物的丰度判断H-NS对靶基因的调控关系;采用实时定量RT-PCR研究靶基因mRNA在WT和Δhns中转录丰度,以判定H-NS对靶基因的转录调控关系;将靶基因启动子区域DNA序列克隆至lacZ基因上游,将重组质粒转入WT和Δhns中,得到相应的LacZ菌株,通过LacZ报告基因融合实验研究H-NS对靶基因的调控关系;用PCR扩增靶基因的启动子区DNA序列,并纯化His-H-NS蛋白,通过凝胶阻滞实验(EMSA)研究His-H-NS是否对靶基因启动子区具有直接的结合作用。研究结果显示,T3SS的VP1687-1686只含有一个转录起始位点,位于翻译起始位点上游82 bp处,且H-NS能够抑制其转录活性,但不能直接结合到VP1687-1686区的启动子区。另外,H-NS对calR的转录无调控作用,His-H-NS也不能结合到其启动子区。本研究的结果初步说明,H-NS能够间接抑制VP1687-1686的转录,该抑制机制与CalR无关联。     

生物膜形成中间状态下副溶血弧菌的基因转录谱分析

【目的】探究生物膜形成中间状态下副溶血弧菌的差异基因表达情况,为今后研究生物膜形成调控机制提供基因信息。【方法】以非生物膜形成条件下为参照,采用Illumina HiSeq测序平台进行转录组测序（RNA sequencing,RNA-seq）研究,分析生物膜形成中间状态下副溶血弧菌的基因表达情况,并采用实时定量PCR （quantitative real-time PCR,qPCR）进行验证。【结果】本研究共获得979个差异显著性表达基因（differentially expressed gene,DEG）,其中下调基因379个,上调基因600个。基因本体（gene ontology,GO）分类分析结果显示,共有363个DEGs注释到分子功能、细胞组分和生物学过程3个一级分类和30个二级分类;京都基因和基因组百科全书（Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG）代谢途径分析结果显示,共有706个DEGs归到37个代谢通路中（Q value<0.05）,差异表达基因主要集中在细胞代谢和转运通路上;蛋白相邻类的聚簇（clusters of orthologous groups,COG）分类结果显示,有888个DEGs可归为20个类别,涉及DEGs最多的为氨基酸转运与代谢、一般功能预测基因、能量产生与转换以及未知功能基因。qPCR验证挑选的DEGs变化趋势均与RNA-seq的结果一致。此外,从转录组数据中共筛选出10个c-di-GMP代谢相关基因、1个侧生鞭毛蛋白基因（lafA）、13个极生鞭毛合成相关基因、6个荚膜多糖合成相关基因、6个胞外多糖合成相关基因、5个IV型菌毛合成相关基因、膜融合蛋白（membrane fusion protein,Mfp）基因（cpsQ-mfpABC）、14个III型分泌系统1（T3SS1）相关基因、14个Vp-PAI基因（1个tdh2和13个T3SS2基因）、3个VI型分泌系统1（T6SS1）相关基因、6个T6SS2基因、45个推定调控子基因和15个推定的外膜蛋白基因。【结论】生物膜形成引起副溶血弧菌基因表达谱发生明显变化,差异表达基因中包含生物膜形成相关基因、关键毒力基因和许多推定调控子基因等,这为后续研究生物膜形成调控机制提供重要信息。     

鼠疫菌OxyR调控子蛋白对dps的转录调控机制

[目的]利用分子生物学实验研究鼠疫菌调控子OxyR对dps的转录调控机制.[方法]提取鼠疫菌野生株(WT)和oxyR突变株(ΔoxyR)的总RNA,采用引物延伸实验研究dps的转录起始位点,并根据产物的丰度判断OxyR对dps的调控关系.进一步采用实时定量RT-PCR的方法验证OxyR对dps的调控关系.PCR扩增dps的整个启动子区DNA序列,并纯化His-OxyR蛋白,通过凝胶阻滞实验(EMSA)验证OxyR对dps启动子区是否具有直接的相互作用.利用大肠杆菌OxyR识别基序,预测鼠疫菌OxyR对dps启动子区的结合位点,从而得出鼠疫菌OxyR对dps的转录调控机制.[结果]鼠疫菌dps有一个转录起始位点G(-40)(翻译起始位点为+1),其转录表达受OxyR的激活;体外实验及生物信息学预测结果表明OxyR能结合到dps启动子区-111到-78之间的碱基上.[结论]OxyR能直接结合到dps启动子区而激活其转录表达.     

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。     

副溶血弧菌ToxR截短体蛋白的表达纯化及其DNA结合活性

【目的】利用大肠杆菌BL21λDE3表达系统,表达出有活性的副溶血弧菌(Vibrio parahaemolyticus,VP)ToxR截短体蛋白,为进一步研究ToxR的转录调控机制奠定基础。【方法】以VP基因组DNA为模板,PCR扩增ToxR蛋白DNA结合结构域(ToxR-N)的DNA片段,并将其直接克隆入pET28a中,获得重组质粒;将重组质粒导入大肠杆菌BL21λDE3中,所得菌株经IPTG诱导后能表达出His-ToxR-N蛋白。利用限制级凝血酶切除His-ToxR-N中的His-标签,进而以VP的calR和VP1687为靶基因,通过体外的凝胶阻滞实验(EMSA)验证ToxR-N蛋白的DNA结合活性。分别构建克隆有calR和VP1687上游启动子区的LacZ重组质粒,并将重组质粒转入野生株(WT)和toxR突变株(ΔtoxR)中,通过测定β-半乳糖苷酶活性来比较两株重组菌中靶基因启动子活性,以验证ToxR对calR和VP1687的调控关系。【结果】成功表达出有活性的ToxR-N蛋白,该蛋白对calR启动子区具有结合活性。LacZ结果显示ToxR对calR的转录具有激活作用,而对VP1687的转录具有抑制作用。【结论】所表达的ToxR-N可用于后续的转录调控机制研究;ToxR通过直接激活calR的转录表达,而间接抑制T3SS1相关基因的表达。     

利用优化的5′-RACE实验定位副溶血弧菌基因的转录起始位点

目的:优化5′-cDNA末端快速扩增(5′-RACE)实验平台,用于定位副溶血弧菌(VP)基因的转录起始位点。方法:提取VP的总RNA,用rDNaseⅠ消化去除可能污染的基因组DNA;利用T4 RNA连接酶将已知序列的寡核苷酸片段连接至RNA的5′端,进而将其逆转录成cDNA;以cDNA为模板,采用巢式PCR技术扩增目的基因DNA片段,并将其直接克隆入T载体;最后通过测序比对的方法确定靶基因的转录起始位点。利用引物延伸实验进一步研究VPA1027的转录起始位点,以检验5′-RACE实验结果的可靠性。结果:5′-RACE实验结果表明,VPA1027、scrG、scrA、cpsA及VPA0198的转录起始位点分别为G(-103)、G(-70)、T(-205)、C(-129)和G(-238)(翻译起始位点为+1);引物延伸结果显示,VPA1027的转录起始位点也为G(-103)。结论:优化后的5′-RACE实验可以精确定位VP基因的转录起始位点。     

群体感应系统核心调控子对副溶血弧菌mshH基因的调控研究

【目的】探究副溶血弧菌群体感应(quorum sensing,QS)系统核心调控子AphA和OpaR对mshH基因的转录调控。【方法】提取特定条件下副溶血弧菌野生株(wild-type,WT)和调控子基因突变株(ΔaphA和ΔopaR)的总RNA,采用实时定量PCR (quantitative real-time PCR,qPCR)研究AphA和OpaR对mshH基因的转录调控关系以及mshH基因的时相依赖性表达特性;将mshH启动子区DNA序列克隆入pHRP309质粒β-半乳糖苷酶基因的上游,构建LacZ重组质粒,并将其转入WT、ΔaphA和ΔopaR中,获得LacZ实验菌株,再通过LacZ报告基因融合实验研究AphA和OpaR对mshH基因的调控关系以及mshH基因的时相依赖性表达特性;PCR扩增mshH上游启动子区DNA序列,并纯化His-AphA和His-OpaR蛋白,通过凝胶阻滞实验(electrophoretic mobility shift assay,EMSA)和DNase I足迹实验,研究体外条件下His-AphA和His-OpaR对靶基因启动子区DNA片段是否具有直...     

不同遗传背景下QsvR调控副溶血弧菌基因表达的转录组分析

【背景】OpaR是副溶血弧菌群体感应系统的核心调控因子;QsvR是AraC家族转录调控因子,与OpaR之间具有相互调控作用;此外,QsvR对基因表达的调控作用受OpaR的影响,但是影响程度并未完全阐明。【目的】探究在野生株(wild-type,WT)和opaR基因突变株(ΔopaR)的遗传背景下QsvR的转录调控元,分析Opa R对QsvR基因表达调控的影响。【方法】分别以WT和ΔopaR为参照,采用Illumina HiSeq测序平台进行比较转录组学研究,分析生物膜形成条件下qsv R基因突变株(Δqsv R)和Δqsv RΔopaR的基因表达情况。【结果】在WT遗传背景下,QsvR共调控1735个基因的转录(调控元1),其中被激活的基因有855个,被抑制的基因有880个;在ΔopaR遗传背景下,QsvR共调控1 187个基因的转录(调控元2),其中被激活的基因有533个,被抑制的基因有654个。调控元1和调控元2之间共有517个重叠基因,且QsvR对绝大多数重叠基因的调控关系相反。基因属性分类(gene ontology, GO)数据库富集分析结果显示,调控元1和调控元2中分别有4...     

副溶血弧菌拟核相关蛋白H-NS间接抑制VP1687-1686的启动子区转录

为了探讨副溶血性弧菌拟核相关蛋白H-NS对Ⅲ型分泌系统(T3SS) VP1687-1686基因位点的转录调控,本研究提取副溶血弧菌hns突变株(Δhns)和野生株(WT)的总RNA,采用引物延伸实验研究靶基因的转录起始位点,并根据产物的丰度判断H-NS对靶基因的调控关系;采用实时定量RT-PCR研究靶基因mRNA在WT和Δhns中转录丰度,以判定H-NS对靶基因的转录调控关系;将靶基因启动子区域DNA序列克隆至lacZ基因上游,将重组质粒转入WT和Δhns中,得到相应的LacZ菌株,通过LacZ报告基因融合实验研究H-NS对靶基因的调控关系;用PCR扩增靶基因的启动子区DNA序列,并纯化His-H-NS蛋白,通过凝胶阻滞实验(EMSA)研究His-H-NS是否对靶基因启动子区具有直接的结合作用。研究结果显示,T3SS的VP1687-1686只含有一个转录起始位点,位于翻译起始位点上游82 bp处,且H-NS能够抑制其转录活性,但不能直接结合到VP1687-1686区的启动子区。另外,H-NS对calR的转录无调控作用,His-H-NS也不能结合到其启动子区。本研究的结果初步说明,H-NS能够间接抑制VP1687-1686的转录,该抑制机制与CalR无关联。