重组H-NS蛋白对胸膜肺炎放线杆菌生物被膜形成的影响

摘要：胸膜肺炎放线杆菌（APP）是重要的猪呼吸道病原菌,给世界养猪业造成严重的经济损失。生物被膜在许多细菌的感染与致病过程中起重要作用。我们在筛选APP转座突变体库时,发现hns基因缺失突变可显著增强APP血清1型生物被膜的形成,该基因编码一种DNA结合蛋白（组蛋白样类核结构蛋白）。为了进一步研究H-NS蛋白对APP生物被膜形成的影响,本文以APP血清1型4074株基因组DNA为模板,PCR扩增了408bp的hns基因编码区,克隆到原核表达载体pET-28c中获得重组质粒pET-hns,转化大肠杆菌BL21(DE3),经IPTG诱导表达和组氨酸亲和层析柱纯化获得大小约19KDa的重组蛋白rH-NS。将不同浓度的rH-NS添加到hns突变株1-21及其亲本菌株4074的培养基中,用微孔板法测定生物被膜的形成。结果显示,在不添加rH-NS时,4074株不能形成可见的生物被膜,而1-21株形成明显的生物被膜;在添加0.1-0.3μM的rH-NS的情况下,1-21株生物被膜的形成量随着rH-NS浓度的升高而降低,而4074株随着rH-NS浓度的升高而升高;rH-NS添加量超过0.4μM对两个菌株生物被膜形成未见明显影响。结果表明H-NS蛋白负调控APP生物被膜的形成,并呈现一定的剂量效应。     

重组蛋白H-NS对胸膜肺炎放线杆菌生物被膜形成的影响

在筛选胸膜肺炎放线杆菌(Actinobacills pleuropneumoniae,APP)转座突变体库时,发现hns基因缺失突变可显著增强APP血清l型生物被膜的形成,该基因编码一种DNA结合蛋白(组蛋白样类核结构蛋白,H-NS).为了进一步研究H-NS对APP生物被膜形成的影响,实验以APP血清l型4074株基因组DNA为模板,PCR扩增了408 bp的hns基因编码区,并克隆到原核表达载体pET-28c中获得重组质粒pET28c-hns,转化大肠杆菌(Escherichia coli)BL21(DE3),经IPTG诱导表达和组氨酸亲和层析柱纯化获得大小约19 kD的重组蛋白rH-NS.将不同浓度的rH-NS添加到hns突变株1-21及其亲本菌株4074的培养基中,用微孔板法测定生物被膜的形成.结果显示,在不添加rH-NS时,4074株不能形成可见的生物被膜,而1-21株形成明显的生物被膜;在添加0.1～0.3μmol/L rH-NS的情况下,1-21株生物被膜的形成昔随着rH-NS浓度的升高而降低.而4074株随着rH-NS浓度的升高而升高;rH-NS添加量超过0.4 μmol/L对两个菌株生物被膜形成未见明显影响.结果表明H-NS蛋白负调控APP生物被膜的形成,并呈现一定的剂量效应.     

蜡样芽孢杆菌ATCC14579毒力基因plcR缺失株的构建及其一般特性

蜡样芽孢杆菌是土壤中的优势菌,具有作为益生菌的潜在能力,同时它也是条件致病菌,能引起食物中毒等。蜡样芽孢杆菌的多种毒力因子受到多效性调控子（pleiotropic regulator,plcR）的调控,在其条件致病性作用中起着重要作用。真养产碱杆菌JMP34（Alcaligenes eutrophus）质粒上的2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-dichlorophenoxyacetic acid,2,4-D）单加氧酶（tfdA）基因可以降解2,4-D。本研究利用同源重组技术使tfdA基因置换掉蜡样芽孢杆菌的plcR基因,构建了蜡样芽孢杆菌ATCC14579突变株B.cereus△plcRΩtf-dA,并对其毒性、一般生理生化特性进行分析。研究结果表明,突变株B.cereus△plcRΩtfdA的毒性显著减弱;生理生化实验结果显示突变株与野生株并没有明显区别,且突变株并没有表现出tfdA酶活性。所有的结果表明plcR控制着蜡样芽孢杆菌ATCC14579的致病性,同时剔除plcR并不破坏其酶系统。本研究为今后构建蜡样芽孢杆菌工程菌提供了新的思路和依据。     

嗜水气单胞菌转录调控蛋白基因(ahyR)突变株的构建及特性分析

根据GenBank公布的嗜水气单胞菌(Aeromonashydrophila,Ah)转录调控蛋白基因ahyR序列设计1对特异性引物,利用PCR方法扩增AhJ-1株ahyR的部分片段。PCR产物克隆入pMD18-T载体,经序列测定后定向连接入含有卡那霉素抗性(Kanr)基因的自杀性质粒pJP5603中,构建重组质粒pJP-ahyR。将鉴定为阳性的重组质粒转化嗜水气单胞菌J-1株感受态细胞,获得1突变株细菌。PCR方法鉴定该突变株为J-1株ahyR基因同源突变株,命名为J-1△ahyR。与J-1株相比,突变株的外膜蛋白图谱和部分生化特性发生改变;胞外蛋白酶、淀粉酶、DNA酶、溶血素等几种主要毒力因子同时丧失;致病力明显降低,对小白鼠的半数致死量大于1.0×108CFU(colonyformingunits)。该研究为ahyR基因功能的探讨及嗜水气单胞菌弱毒疫苗的研制奠定了基础。     

自体诱导物合成酶基因的筛选及其功能分析

细菌在高细胞密度下通过产生一类化学信号分子(autoinducer,自体诱导物)感知细胞群体密度变化,从而对基因表达进行调控,这一现象被称为群体感应(quorum sensing).以中慢生型华癸根瘤菌 Mesorhizobium huakuii AS9 为出发菌株,利用转座子随机突变的方法获得了自体诱导物缺失突变株 YQ1,并克隆得到了其自体诱导物合成酶基因,命名为 mrhI;构建PmrhI-lacZ 转录融合表达质粒 pYQ1,通过同源重组的方法得到在华癸根瘤菌中 mrhI-lacZ 融合表达而且 mrhI 基因突变菌株YQ3.突变株 YQ3 的培养液上清不含有自体诱导物分子,通过 lacZ 报告基因的表达发现 mrhI 的表达受自体诱导物的调控,说明 mrhI 基因是 M. huakuii AS9 的群体感应体系中的自体诱导物合成酶基因.     

农杆菌介导抗根结线虫Bt cry6A基因转化茄子的研究

本试验以茄子下胚轴和子叶为外植体,通过对抗生素选择压筛选、不同抗生素抑菌效果比较、农杆菌侵染时间、预培养时间、共培养时间等条件优化,建立了适用于茄子的遗传转化体系,并利用农杆菌介导法将抗根结线虫Bt cry6A基因导入茄子中,以期获得抗线虫的茄子材料,探索新的抗线虫育种途径,为利用茄子转基因技术培育和改良茄子品质提供理论依据.结果表明,75mg· L-1的卡那霉素可以有效地抑制愈伤组织的产生;200mg· L-1特美汀能够完全抑制农杆菌的生长;最佳侵染外植体为子叶,在预培养4d,侵染10min,共培养1d时转化率最高;获得的56株Kan抗性植株中有15株具有GUS活性;经过PCR、RT-PCR验证,初步确认Bt cry6A基因已整合至茄子基因组中,并在转录水平上正常表达;根结线虫幼虫接种鉴定表明,转Bt cry6A基因茄子再生植株对南方根结线虫抗性明显提高.     

牛支原体生物被膜形成优势菌株的筛选及培养条件的优化

牛支原体(Mycoplasma bovis,Mb)是牛(Bos taurus)的重要致病性支原体,其生物被膜的形成在宿主细胞中产生持续性感染,使养牛业造成重大的经济损失。因此,本研究旨在通过对Mb不同菌株生物被膜形成能力的鉴定,筛选出1株生物被膜形成优势菌株,并对其培养条件进行优化,以期为Mb生物被膜相关的研究提供生物材料。首先应用微孔板定量检测法鉴定Mb PG45株、湖北株(HB株)、武威株(WW株)、定西株(DX株)和临洮株(LT株)生物被膜的形成能力;进而以生物被膜形成能力强的菌株作为模式菌株,完成对Mb生物被膜形成培养条件的优化。结果显示,Mb不同菌株形成生物被膜的能力不同,其中临洮株生物被膜形成能力最强,湖北株生物被膜形成能力次之,PG45株、武威株和定西株生物被膜形成能力最弱。取浓度为1.7E+08 CFU/mL的Mb液体培养物,按1∶10转接种于含0.01 mg/mL DNA、20%马血清和1%葡萄糖的Eaton培养基(pH 8.5),于37℃、5%CO2条件下培养72 h,Mb生物被膜的形成最佳。本研究筛选获得1株生物被膜形成能力强的Mb,并通过培养条件的优化,使之形成稳定且明显的生物被膜,从而为Mb生物被膜相关研究提供了良好的生物材料。     

北极狐PMEL基因启动子活性及转录调控区域研究

前黑素小体蛋白基因(premelanosome protein gene,PMEL)可以直接启动黑素小体内纤维的形成,促进黑素小体合成,是调控动物毛色的主要候选基因之一。目前关于北极狐(Vulpes lagopus)毛色差异表达基因的相关研究相对较少,本研究旨在筛选调控北极狐毛色的PMEL基因的启动子核心区域及转录因子。研究通过基因组测序技术,获得了北极狐PMEL基因启动子序列,利用生物信息学方法对其核心启动子区域和转录因子结合位点进行预测;以北极狐基因组DNA为模板,扩增出该基因不同长度的启动子缺失片段,并连接至p GL3-Basic载体,将重组质粒瞬时转染到A375和293T细胞,利用基因检测仪进行活性验证。结果表明,成功构建了8个含有不同长度启动子片段的重组质粒,经双荧光素酶活性检测发现北极狐PMEL基因的-1 162/+8区域为核心启动子区域;生物信息学预测分析发现在北极狐PMEL基因的-1 162/-655区域存在5个转录因子结合位点,分别为Sp1(-966/-952)、Sp1(-912/-900)、Sp1(-750/-736)、NF-1(-712/-699)和NF-1(-682/-673);利用重叠延伸PCR技术成功构建了5个突变载体,经双荧光素酶活性检测发现该5个突变载体活性均显著下降(P0.05),表明这5个转录因子是北极狐PMEL基因转录调控的正调控元件。本研究为探究该基因的表达调控机制提供了科学依据,并为北极狐毛皮品质分子育种和彩色毛皮材料的创制提供了思路。     

毛白杨抗病相关转录因子基因PtWRKY1的表达特性分析

WRKY转录因子作为植物特有的一类重要转录调控因子,广泛参与植物对生物和非生物胁迫的应答反应及形态发育和组织衰老等,已引起人们的关注。本文以前期克隆得到的毛白杨WRKY转录因子基因（命名为PtWRKY1）为研究对象,开展其基因枪介导洋葱表皮细胞瞬时表达、外源信号分子（水杨酸SA,茉莉酸MeJA,脱落酸ABA）诱导表达、转PtWRKY1基因烟草植株的烟草花叶病毒（TMV）接种实验以及抗病相关基因表达的实时荧光定量RT-PCR（qRT-PCR）分析等研究。结果表明,PtWRKY1基因编码蛋白定位于细胞核,SA、ABA及MeJA处理均可诱导PtWRKY1基因表达,但不同诱导因子对PtWRKY1表达量的影响存在一定差异;同时,TMV侵染实验发现外源PtWRKY1表达能增强转基因烟草抗TMV能力,qRT-PCR分析表明PtWRKY1基因及膜保护性酶（POD,SOD,CAT）基因均受TMV诱导而增强表达。本文研究结果可为后续开展毛白杨转录因子PtWRKY1的功能鉴定及应用奠定基础。     

基因化学修饰调控的研究进展

生物体内基因的表达主要通过基因的转录和mRNA的翻译.基因调控主要发生在DNA水平上的调控、转录控制和翻译控制3个方面.多细胞生物通过基因调控实现细胞分化,形态发生和个体发育;微生物则通过基因调控改变代谢方式以适应环境的变化.在基因工程中应用基因调控的原理可使外源基因表达,因此基因调控的研究具有生产实践意义.     

西农萨能奶山羊PPARγ基因启动子结构与功能分析

过氧化物酶增殖物激活受体γ(peroxisome proliferator-activated receptorγ,PPARγ)是核受体家族成员,作为配体激活型转录因子,在调控脂肪酸代谢和脂滴形成等方面发挥重要作用。为分析PPARγ基因启动子结构及功能,完善奶山羊(Capra hircus)乳脂代谢调控网络,本研究以西农萨能奶山羊全血DNA为模板,通过PCR技术扩增PPARγ基因5′侧翼序列,并克隆得到7个长度不同的缺失片段,分别连接pGL3-basic载体构建重组体,利用双荧光素酶报告系统检测各重组质粒活性,结合生物信息学分析确定其转录核心区域;并通过启动子定点突变和过表达CCAAT增强子结合蛋白α(CCAAT enhancer binding protein alpha,C/EBPα)研究转录因子C/EBPα对PPARγ基因的转录调控。结果表明,克隆得到的PPARγ基因启动子序列全长为2 328 bp(包含转录起始位点上游2 181 bp,GenBank登录号:MG770492.1),启动子上无典型的真核生物元件TATA框,但存在C/EBPα、肝X受体(liver X receptor,LXR)、胆固醇调节元件结合蛋白(sterol-regulatory element binding protein,SREBP)及特异性蛋白1(specificity protein 1,SP1)等多个转录因子结合位点;缺失片段分析结果表明,PPARγ基因启动子核心区域位于转录起始位点上游194~108 bp,且启动子上存在负调控元件;转录因子C/EBPα通过结合位于启动子上游119 bp处的C/EBPα结合元件而调控PPARγ基因的转录。本研究为后续开展PPARγ调控羊奶脂肪酸代谢的机理研究提供了资料。     

RED同源重组法敲除发光光状杆菌晶体蛋白基因cipA和cipB

RED同源重组法敲除发光光状杆菌晶体蛋白基因cipA和cipB,为发光光状杆菌基因敲除提供方法。采用TOPO克隆方法将基因cipA和cipB克隆到质粒pTA上,获得质粒pTA-cipA和pTA-cipB;采用Red／ET方法分别将Gentd基因和Aprar基因分别插入pTA-cipA和pTA-cipB的cipa和cipB基因中,并替换cipA和cipB基因部分序列,获得pTA-Gentalncip A和pTA-ApralncipB;pTA-GentalncipA通过BamH I酶切,从0．7％琼脂糖胶上回收获得GentalncipA,将GemaIncipA导入带有质粒pASK-αβγA的P.luminescens subsp.Akhurstii中,通过的RED同源重组敲除发光光状杆菌晶体蛋白cipA;pTA—ApraIncipB用EcoR I酶切,从0．7％琼脂糖胶上回收获得ApraIncipB,将ApmIncipB导入带有质粒pASK-αβγA的P.luminescens subsp．Akhurstii中,通过的RED同源重组敲除发光光状杆菌晶体蛋白cipB;42℃下热激去除突变菌中的质粒pASK-αβγA。克隆PCR和SDS—PAGE电泳结果表明发光光状杆菌晶体蛋白基因cipA和cipB均被敲除。采用RED同源重组法成功地敲除了发光光状杆菌晶体蛋白基因cipA和cipB。     

花生中低温胁迫相关转录因子基因的筛选

为了研究花生低温胁迫下的基因表达调控机理,以花生花育19为材料,通过低温处理后芯片杂交实验,筛选花生叶片中低温胁迫响应转录因子基因。结果表明,175个具有转录调控活性的基因在低温胁迫的花生叶片中表达变化量达到2倍以上,其中92个为上调基因,83个为下调基因。通过基因功能分类分析发现,这些基因中53个上调基因和46个下调基因编码转录因子。进一步分析发现,参与花生低温抗性调控的转录因子主要包括MYB、WRKY、NAC及AP2/ERF等家族蛋白。此外,一些不包含已知保守结构域的转录因子也参与了花生低温抗性调控。本研究为花生低温抗性调控研究提供了新的转录因子基因资源。     

京海黄鸡IL-6基因启动子区多态性的生物信息学分析

前炎性细胞因子白细胞介素6(interleukin-6,IL-6)在许多慢性炎症和自身免疫性疾病的发病机制中起着至关重要的作用,尤其是炎症性肠病。为了从分子水平上探讨IL-6基因的表达调控,本研究以京海黄鸡(Gallus gallus)为素材,通过基因组DNA测序技术,检测IL-6基因上游-2 200 bp至下游500 bp区域中的单核苷酸多态(single nucleotide polymorphism,SNP),同时运用生物信息学软件预测IL-6基因核心启动子区转录因子以及CpG岛(CpG islands),分析所测SNPs以及该基因启动子区SNP突变前后转录因子和CpG岛的变化。测序结果表明,京海黄鸡中共检测到28个SNPs位点,其中位于5'调控区有19个,外显子区2个(均为同义突变),内含子区2个,3'区5个;在28个突变位点中,发现有4个为Gen Bank中未标注的SNPs,其中3个(G-357 A、C-447 G和A-663 G)位于5'调控区,1个位于3'区(C3177T)。生物信息学分析表明,有11个SNPs位于IL-6基因核心启动子区,并导致转录因子发生了改变;同时由于启动子区C-939G的突变,导致CpG岛区域由原来的3个变为2个,由此推测上述SNPs可能通过影响IL-6基因的启动子区转录因子以及甲基化区域的改变影响IL-6基因的表达调控。研究结果对进一步探讨IL-6基因的功能和作用,以及这些SNPs与鸡肠道炎症的抗性及生产性能的关系具有十分重要的意义。     

植物细菌天山根瘤菌调控基因mrtR在群体感应中的作用

在许多种类的细菌中均发现了luxR/luxI类型的群体感应调控系统,其中luxR是调节基因,对luxI合成自体诱导物(AI,autoinducer)起着正调控作用。通过建库筛选后,测序比对发现天山根瘤菌中存在mrtR/mrtI系统。通过基因敲除和转录水平基因表达对mrtR进行研究,发现mrtR严格调控着mrtI的表达,同时mrtR的表达也受到AI影响,这表明mrtR表达的调控是一种自调控,同时根毛吸附实验显示该基因对根瘤菌与宿主间相互作用密切相关。     

苏云金芽孢杆菌WB9菌株cry2Ac4基因的克隆及表达

WB9是我国分离自武夷山的对多种重要农业害虫具有高毒力的苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis,简称Bt)菌株,经PCR-RFLP鉴定含有cry2Ac基因。根据cry2基因序列设计引物,以WB9质粒为模板扩增cry2Ac全长基因,与大肠杆菌(Escherichia coli)克隆载体pMD18-T连接获得含有cry2Ac全长基因的重组质粒pMD2Ac并测序。该基因在GenBank上登录号为DQ361267,被Bt国际命名委员会正式命名为cry2Ac4。通过亚克隆方法将cry2Ac4基因插入穿梭表达载体pHT315获得重组表达质粒pHT2Ac,将其转化大肠杆菌SCS110和Bt无晶体突变株HD73 Cry-,得到的工程菌能正常表达70 kD蛋白,形成方形晶体。生物测定结果表明,cry2Ac4基因表达产物对桔小实蝇(Bactrocera dorsalis Hendel)幼虫具有显著的毒杀作用,但对小菜蛾(Plutella xylostella)和致倦库蚊(Culex fatlgans)幼虫基本没有效果。     

红掌AaMYB1基因的克隆、表达及异源转化研究

MYB类转录因子在植物观赏器官色彩形成中发挥关键作用。为了研究红掌中该类转录因子的种类、表达、作用机理等,本研究从红掌中获得了一个MYB转录因子的基因序列,通过反转录多聚酶链式反应(RT-PCR)、生物信息学软件分析、荧光定量PCR检测、构建超表达载体并异源转化烟草等手段,对该转录因子进行了初步研究。结果表明,该转录因子编码基因包含完整编码区,共计912 bp,编码303个氨基酸残基,序列组成与其他物种同源体具有高度相似性;荧光定量分析显示,Aa MYB1在红掌不同组织部位都有表达,但在苞片中表达量最高;获得了12株阳性转化株,形态观察发现转化株营养器官花色素累积程度随基因表达不同而异,但可使所有转化株花器官颜色显著加深。本研究结果为进一步探究MYB转录因子在红掌中调控花色素合成等信息提供了有益参考。     

牛、羊促卵泡素受体(FSHR)基因转录调控区的序列特征

测定了山羊、绵羊和牛的FSHR基因启动子区序列。比较发现序列长度存在差异，碱基变异率分别为3．14％、6．12％和6．72％。有2处较大的碱基插入／缺失突变。在检索出的转录调控元件（或潜在调控元件）中，3畜种在7个元件序列有碱基突变。与人和大鼠FSHR基因不同的是，在牛羊的FSHR基因启动子区检索出了TATA盒基元和多个类CAAT盒序列，且在山羊、绵羊和牛之间没有碱基差异。分析认为：（1）牛羊的FSHR基因启动子属TATA启动子型，而不是InR型。（2）尽管目前在绵羊的FSHR基因只发现1个转录起始点，但启动子区的序列特征表明牛羊可能存在第2转录起始点。（3）3畜种在转录调控元件的碱基变异和在不同位点的较大插入／缺失突变，可能影响基因的转录，从而造成双胎率的差异。因此，对牛羊FSHR基因转录启动和表达调控值得作进一步研究。     

转录因子在植物进化和抗逆中的作用

植物基因的表达调控是一个复杂且精准的网络系统,一般包括转录水平和翻译水平二个层次。转录水平的调控发生在基因表达的初期,是许多基因表达调控的主要方式。在此调控过程中,被称为转录因子的蛋白质特异结合到靶基因的顺式作用元件上,控制着一系列相关基因的表达,在植物生长发育、物种起源和逆境胁迫应答过程中起着非常重要的作用,是生物遗传多样性的重要遗传基础。由于转录因子的重要作用,人们对其作用机理的理解也日渐深入。根据近期的研究进展,本文就转录因子在植物驯化、生物和非生物逆境胁迫方面的工作进行概括梳理,希望读者对此领域有一个比较深入和系统的认识,同时也能为挖掘具有关键功能的转录因子,提高重要农作物的遗传改良效率提供借鉴。     

小麦3个NAC转录因子基因克隆与功能分析

NAC类转录因子参与植物基因在不同条件、不同发育期的表达调控,在植物的发育、生长及对外界的各种生物和非生物因子的胁迫应答中起关键的调控作用。本研究对非亲和条锈菌小种CYR32侵染诱导的抗条锈病基因Yr5近等基因系Taichung29＊6/Yr5的cDNA文库进行筛选及同源克隆,获得了小麦3个NAC类转录因子的cDNA序列。序列分析结果表明,这3个转录因子都具有DNA结合结构域,即NAC结构域,且氨基酸序列在该结构域的A、B、C、D和E5个亚区高度保守;同时发现这3个NAC类转录因子都有核定位信号及相关的转录调控功能区域。通过系统进化树分析,发现其中之一的TaNAC1属于NAC转录因子家族第Ⅰ组的NAP亚组,TaNAC3属于ATAF1亚组,TaNAC5属于NAM亚组;根据系统进化树和相关基因的功能分析,我们推测小麦转录因子TaNAC1、TaNAC3和TaNAC5可能参与植物生长发育调控或对生物、非生物胁迫作出的应答反应。