鸭疫里默氏杆菌铁离子代谢机制研究进展

铁离子是大多数细菌生存所必需的一种营养物质,但过多的铁离子会通过芬顿反应产生的活性氧对细菌造成损伤。因此,细菌通过摄取、调控、螯合、外排等机制维持体内铁离子的稳态。鸭疫里默氏杆菌(Riemerella anatipestifer)是一种最新被归类于威克斯菌科里氏杆菌属的革兰氏阴性菌。该菌主要感染禽类,参与该菌的铁离子代谢基因具有特别之处。本文对鸭疫里默氏杆菌铁离子代谢机制研究进展进行了系统总结和阐述,包括该菌的TonB系统、TonB依赖性受体、Fur蛋白及Dps蛋白等在铁离子转运、调控、螯合中的功能,以及以上蛋白在鸭疫里默氏杆菌致病中的作用,以期更全面地理解鸭疫里默氏杆菌铁代谢机制,并为进一步深入研究该菌铁离子代谢提供理论依据和参考。     

革兰氏阴性菌锌摄取机制及抵抗宿主营养免疫的策略

锌是一种重要的金属元素,不仅充当许多蛋白质和酶的辅因子,还广泛参与糖类、脂质等的代谢过程。锌通常以二价离子的形式存在,在自然界主要分布在植物、土壤和水中,而在生物体内则是分散于肌肉和骨等组织中。对于大多数革兰氏阴性菌而言,锌离子也是其生长过程中必不可少的营养物质。正常情况下,细菌通过ZnuABC和ZIP锌转运系统从宿主体内夺取锌离子,用于体内蛋白质和酶的合成。当过多的锌离子被摄入时,细菌为了避免锌毒性则会启动特定的锌转录调节蛋白,以维持体内外的锌平衡。另一方面,当宿主察觉体内的锌离子被夺取,便会迅速采取锌限制性营养免疫等措施来制止锌离子的进一步流失。为了抵抗宿主的营养免疫,细菌进化出了相应的抵抗策略。较为典型的例子有鲍曼不动杆菌（Acinetobacter baumannii）的锌金属伴侣ZigA,其可在低锌环境中帮助细菌转运锌离子。本文将介绍革兰氏阴性菌锌摄取机制和抵抗宿主营养免疫的典型策略,为控制细菌感染途径和开发相关免疫疫苗等方面提供理论依据。     

鸭疫里默氏杆菌RecA作为一种内参蛋白的评价

由于缺少适合的内参蛋白,所以用Western blot的方法来研究鸭疫里默氏杆菌蛋白表达的调节尚未见报道。以鸭疫里默氏杆菌基因组为模板,PCR扩增含有组氨酸标签His-tag的rec A基因和截段的rec AP基因,并分别将其克隆于原核表达载体p ET32a。将重组质粒转化到表达菌Rosetta中,经1mmol/L的IPTG诱导进行蛋白质表达。用组氨酸标签亲和试剂镍-琼脂糖进行重组蛋白质的纯化。用纯化的重组蛋白对4周龄的昆明鼠进行免疫,制备多克隆抗体。Western blot实验表明,截段表达的Rec AP的多克隆抗体血清比全长Rec A蛋白的多克隆抗体血清与鸭疫里默氏杆菌总蛋白反应更特异;在铁离子限制性环境和血红素丰富环境中培养的鸭疫里默氏杆菌的Rec A蛋白表达量一致。因此,鸭疫里默氏杆菌的Rec A蛋白可以在铁离子和血红素代谢等研究中作为Western blot的内参蛋白。     

革兰氏阴性菌TonB依赖性受体的功能与结构研究进展*

为维持生长所需,革兰氏阴性菌需要从外界摄取多种营养物质。分子量小于600 Da的分子可以通过自由扩散的方式通过革兰氏阴性菌的外膜,而大分子物质则需要特殊的转运系统才能将其转运至革兰氏阴性菌的胞内。革兰氏阴性菌对大分子营养物质的识别和转运主要由TonB依赖性受体负责完成。所有革兰氏阴性菌中均有TonB依赖性受体的存在,然而不同种类的革兰氏阴性菌拥有TonB依赖性受体的数量不同且功能各异。最近研究表明,TonB依赖性受体不仅参与了铁、血红素、锰、锌、镍、维生素、碳水化合物等多种营养物质的摄取,而且参与了蛋白酶的分泌。为对TonB依赖性受体提供更为深入和系统的理解,详细介绍了目前已知的TonB依赖性受体的功能及结构,以期为更进一步探知TonB依赖性受体未知功能提供可参考依据。     

鸭疫里氏杆菌CH-1株B739_RS03695基因的功能鉴定

【背景】鸭疫里默氏杆菌是一种可引起鸭传染性浆膜炎的革兰氏阴性病原菌。对于该菌的铁离子转运系统已有大量研究,但有关该菌铁硫簇装配基因的功能知之甚少。【目的】序列分析表明,鸭疫里默氏杆菌CH-1株B739＿RS03695编码铁硫结合蛋白,但其具体功能未知。本研究旨在鉴定鸭疫里默氏杆菌CH-1株B739＿RS03695基因在抗氧化应激及耐药中的功能。【方法】构建B739＿RS03695缺失株,通过测定生长曲线、氧化应激存活率探究其在抗氧化应激中的功能;通过最小抑菌浓度、杀菌试验探究其在耐药中的功能。【结果】与亲本株相比,RA CH-1ΔB739＿RS03695在GCB培养基中生长不受影响,但在铁限制性培养基中的生长受到明显抑制;与亲本株相比,RA CH-1ΔB739＿RS03695对H₂O₂的敏感性增加;与亲本株相比,RA CH-1ΔB739＿RS03695对庆大霉素的抵抗力显著增加;荧光定量PCR结果表明,与对照组相比,B739＿RS03695基因的转录水平在铁限制性条件和存在过氧化氢条件下显著上调。【结论】B739＿RS03695基因缺失后会损...     

大肠杆菌-鸭疫里默氏杆菌高效穿梭质粒pFY02的构建和应用

鸭疫里默氏杆菌(Riemerella anatipestifer,RA)是引起鸭、鹅、火鸡等家禽传染性败血症及浆膜炎的主要病原。目前主要通过基因缺失及基因回补的方法对鸭疫里默氏杆菌的基因功能进行研究。然而,目前使用的穿梭质粒pLMF03存在结合转移效率低、酶切位点少等缺陷,不能用于所有鸭疫里默氏杆菌基因的回补。为解决这一问题,文中将结合转移位点oriT、鸭疫里默氏杆菌复制起始基因pRA0726ori、高表达启动子基因及多种酶切位点逐一克隆至质粒pPM5,构建了新的穿梭质粒pFY02。结果表明,该质粒能够稳定存在于鸭疫里默氏杆菌,且具有较高的结合转移效率。通过回补鸭疫里默氏杆菌tonB2基因缺失株表明,该质粒可用于鸭疫里默氏杆菌基因的回补。总之,文中构建的穿梭质粒pFY02更加完善了用于鸭疫里默氏杆菌基因回补的材料。     

鸭疫里氏杆菌hemH基因功能初步鉴定及其缺失株的转录组学分析

血红素是绝大多数细菌生长繁殖所必需的一种营养物质,其参与了细菌多种重要的生理过程。细菌可以通过自身合成和从外界摄取2种方式获得血红素。然而过多的血红素对细菌是有毒性的,细菌则会利用外排、螯合和降解等多种方式减轻血红素毒性。鸭疫里氏杆菌(Riemerella anatipestifer, RA)是一种感染禽类的革兰氏阴性菌,前期研究表明该菌可通过转运的方式从外界环境摄取血红素。然而,是否该菌也可以自身合成血红素未知。基因组分析发现鸭疫里氏杆菌ATCC11845菌株中的基因RA0C＿RS08070编码铁螯合酶(ferrochelatase) HemH,是参与将铁插入卟啉中心,形成血红素的关键酶。hem H缺失后会导致铁离子和卟啉的积累,对细菌造成毒性。【目的】为鉴定Hem H在合成血红素中的功能及查找参与鸭疫里氏杆菌铁离子和卟啉解毒相关基因。【方法】本研究构建了RAATCC11845Δhem H缺失株,并检测亲本株和hem H缺失株在GCB以及GCB添加血红蛋白液体培养基中的生长情况;随后对亲本株和hem H缺失株进行转录组测序并进行比较分析。【结果】RAATCC11845Δhem H缺失...     

鸭疫里默氏杆菌九型分泌系统(T9SS)分泌蛋白B739_0093的功能鉴定

【目的】鸭疫里默氏杆菌是引起鸭浆膜炎的一种革兰氏阴性病原菌,该菌编码的九型分泌系统(type IX secretion system, T9SS)参与滑动、致病等过程。前期研究结果表明,鸭疫里默氏杆菌CH-1株B739_0093基因在限铁培养条件明显上调。序列分析表明,B739_0093编码蛋白含有一个T9SS分泌蛋白保守的C端结构域,然而其具体功能未知。本研究旨在鉴定该基因编码蛋白是否被T9SS分泌,以及在该菌致病中的作用。【方法】用荧光定量PCR检测B739_0093是否被铁离子和铁转运调节子(ferric uptake regulator, Fur)调控;用大肠杆菌表达重组B739_0093截短蛋白制备多克隆抗体,通过Western blotting检测是否由T9SS分泌;构建B739_0093基因缺失株,通过毒力和定殖试验鉴定B739_0093在鸭疫里默氏杆菌致病中的功能。【结果】荧光定量PCR结果表明,B739_0093基因在铁离子限制性培养基明显上调,此调控是由调控蛋白Fur介导的;Western blotting结果显示,B739_0093基因编码蛋白在亲本株RA CH-1主要定位在分泌物中,而在T9SS缺失株定位在菌体且不能在分泌物被检测到;与亲本株RA CH-1相比,RA CH-1ΔB739_0093对雏鸭的致病力减弱,在雏鸭各组织器官的定殖能力明显降低。【结论】B739_0093基因编码蛋白是由鸭疫里默氏杆菌T9SS分泌的,其表达受铁离子及Fur调控,并且参与了该菌的致病。     

铁载体-抗生素耦合物:一种新型的抗菌制剂

随着细菌对抗生素耐药性的增强,寻找一种新型抗菌制剂越来越重要。细菌细胞外膜对药物分子的通透性降低是引起致病菌产生耐药性的一个重要因素,克服膜介导耐药性的方法之一是利用铁载体-抗生素耦合物。铁载体是细菌分泌的一种小分子铁离子螯合物,与铁离子螯合后被特定的外膜受体识别并转运至胞浆内供细菌利用。人工合成的铁载体-抗生素耦合物被特定外膜受体识别后主动转运跨过外膜进入胞质内。当铁载体-抗生素耦合物到达细胞质,它们通过释放药物杀死微生物,这可以阻止进一步获取铁离子,并且耦合物自身也可以作为一种抗菌剂。本文综述了铁载体-抗生素耦合物作为一种新型抗菌制剂的研究进展,有助于为进一步研发新型抗菌药物提供理论基础,对治疗耐药性细菌性疾病具有潜在的重要意义。     

细菌自然转化的分子机制及生物学功能研究进展

基因的水平转移在细菌的进化中起着非常重要的作用。自然界中的细菌之间主要通过3种机制进行基因水平转移:由噬菌体介导的转导、接合转移和自然转化。自然转化是指自然感受态的细菌能够自发地从外界环境中摄取DNA分子并整合到自身基因组上的过程。该现象首先发现于肺炎链球菌,目前至少有83种细菌被发现具有发生自然转化的能力,其中革兰氏阳性菌以肺炎链球菌(Streptococcus pneumoniae,S. pneumoniae)为代表,革兰氏阴性菌以奈瑟氏菌(Neisseria)为代表,对其自然转化机制的研究和认识较为清楚,但不同细菌之间自然转化的机制有所差异。自然转化的生物学功能一直以来有以下几种推测:获取营养、修复DNA损伤、生物进化,而近年来对此认识争论不休。本文将详细描述细菌自然转化的分子机制,并对其主要的生物学功能争论焦点进行评述,以期对细菌自然转化有更深入的理解和认识。