DNA gyrase and the supercoiling of DNA

Negative supercoiling of bacterial DNA by DNA gyrase influences all metabolic processes involving DNA and is essential for replication. Gyrase supercoils DNA by a mechanism called sign inversion, whereby a positive supercoil is directly inverted to a negative one by passing a DNA segment through a transient double-strand break. Reversal of this scheme relaxes DNA, and this mechanism also accounts for the ability of gyrase to catenate and uncatenate DNA rings. Each round of supercoiling is driven by a conformational change induced by adenosine triphosphate (ATP) binding: ATP hydrolysis permits fresh cycles. The inhibition of gyrase by two classes of antimicrobials reflects its composition from two reversibly associated subunits. The A subunit is particularly associated with the concerted breakage-and-rejoining of DNA and the B subunit mediates energy transduction. Gyrase is a prototype for a growing class of prokaryotic and eukaryotic topoisomerases that interconvert complex forms by way of transient double-strand breaks.     

A fluoroquinolone resistance protein from Mycobacterium tuberculosis that mimics DNA

Fluoroquinolones are gaining increasing importance in the treatment of tuberculosis. The expression of MfpA, a member of the pentapeptide repeat family of proteins from Mycobacterium tuberculosis, causes resistance to ciprofloxacin and sparfloxacin. This protein binds to DNA gyrase and inhibits its activity. Its three-dimensional structure reveals a fold, which we have named the right-handed quadrilateral beta helix, that exhibits size, shape, and electrostatic similarity to B-form DNA. This represents a form of DNA mimicry and explains both its inhibitory effect on DNA gyrase and fluoroquinolone resistance resulting from the protein's expression in vivo.     

Ectopic pro-opiolipomelanocortin: sequence of cDNA coding for beta-melanocyte-stimulating hormone and beta-endorphin

A recombinant bacterial plasmid, pMS1, was constructed that contains 318 nucleotides complementary to a portion of pro-opiolipomelanocortin (proOLMC) messenger RNA from an ectopic adrenocorticotropin-producing tumor. The cloned complementary DNA insert, which contains the sequence that codes for all of the beta-melanocyte-stimulating hormone and beta-endorphin portions of proOLMC, as well as the 3' nontranslated section, is identical to the genomic sequence. Hybridization of tumor proOLMC complementary DNA to RNA subjected to electrophoresis and transferred to a nitrocellulose filter revealed two proOLMC messenger RNA species in the tumor polyadenylated RNA, but only one in pituitary polyadenylated RNA. At least one of the tumor proOLMC messenger RNA's is similar, if not identical, to human pituitary proOLMC messenger RNA.     

基于免培养技术的食用菌病害微生物rDNA测序及初步分析

采用CTAB结合DNA凝胶回收试剂盒法提取四种主要食用菌病害组织样品的宏基因组DNA,用16S rDNA和18S rDNA通用引物分别对样品的基因组DNA进行PCR扩增、连接、转化并进行单克隆测序。每对引物随机挑取20个阳性克隆的rDNA序列进行比对,并对病害微生物的亲缘关系进行了初步分析,结果表明四种病害样品中两种为细菌性病害,两种为真菌性病害。     

用PCR-DGGE和16S rDNA测序解析吐温对绵羊瘤胃细菌多样性的影响

选取装置永久性瘤胃瘘管的中国美利奴绵羊,采用5×5拉丁方试验设计,在绵羊日粮中分别添加5或10 g/d Tween 20,3或6 g/d Tween 80,以空白为对照,采用PCR-DGGE技术研究不同水平的非离子表面活性剂Tween 20和Tween 80对绵羊瘤胃中细菌多样性的影响;对DGGE指纹图谱中的12个优势DNA条带的16S rDNA进行测序和序列分析,在线寻找其相似的细菌分类。结果显示,5个组之间DGGE指纹图谱的相似性在65.4%～75.4%。与对照组相比,除10 g/d吐温20组外,其他各组的细菌丰度均有不同程度的下降。DNA序列分析表明,DGGE图谱中优势条带的16S rDNA序列中有8个条带序列与GenBank中已知序列的相似性大于97%。受吐温20影响的细菌与Microbacteriumoxydans、Schlegelella aquatica、Brevundi monas sp.、Lachnospir-aceae和Methylobacillus sp.有较高的相似性;而受吐温80影响的细菌与Schlegelella aquatica、Acinetobacter soli和Microbacteriumoxydans有较高的相似性。日粮中添加吐温20和吐温80后,高剂量的吐温20使绵羊瘤胃中的优势菌种类增加,吐温80和低剂量的吐温20使优势菌种类下降。在绵羊瘤胃细菌中,受吐温20和吐温80影响的种类不同。     

致病性副溶血性弧菌特异性三重PCR检测方法研究

[目的]建立同时检测致病性副溶血性弧菌gyrase、tdh、toxR基因的三重PCR快速检测方法。[方法]用3种基因的特异性引物分别对副溶血性弧菌ATCC33847的模板DNA进行单一扩增,找到各自引物最佳扩增条件;再用3种引物同步对模板DNA进行扩增,通过优化引物浓度、引物间比例以及退火温度,建立最佳扩增体系。[结果]在最佳三重PCR反应条件下,gyrase、tdh和toxR能同时扩增出清晰条带,大小分别为91、269和368 bp。[结论]该研究为致病性副溶血性弧菌的快速检测提供了一种新的技术方法。     

木薯一个假定的NBS类抗病基因的获得及其功能分析

根据已克隆植物NBS类抗病基因的保守结构域设计一对简并引物．以抗细菌性枯萎病木薯种质E1340基因组DNA为模板,通过PCR扩增获得大小约0．5kb的产物。该产物克隆、测序后比对木薯基因组数据库,分别获取其上下游各1．7kb和2．0kb的序列,进行基因预测。预测结果表明,扩增到的序列位于一个预测基因内,该基因命名为SNBl。序列分析表明,该基因编码986aa,具有NBS类抗病基因的结构特征,是一个假定的抗病基因,可能在木薯抗细菌性枯萎病过程中发挥重要作用。     

与GyrA相互作用的GyrB结构域突变对结核分枝杆菌螺旋酶功能的影响

DNA螺旋酶中的GyrA与GyrB亚基只有互作重组后才有酶活性。为寻找GyrB亚基和GyrA亚基相互作用的关键区域,构建了不同的GyrB亚基突变体,分析GyrB各突变体与GyrA亚基的相互作用对全酶活性的影响。结果显示:GyrB亚基C端是其与GyrA相互作用的主要结构域,结合GyrB的二维结构,提出GyrB中第531~550位氨基酸是影响螺旋酶功能的关键区域,并可能是理想的新药设计靶标。     

芳香烃化合物降解菌CP5的降解特性及降解基因

以苯酚作为碳源从化工厂污水样品中富集筛选出降解能力较强的降解菌CP5,该菌能利用多种芳香烃化合物生长。16SrDNA序列系统发育分析表明,该菌属于假单胞菌属(Pseudomonas)。CP5可以在48h内将500mg/L的苯酚完全降解。从该菌株中扩增获得邻苯二酚2,3-双加氧酶基因,该基因编码氨基酸序列与P.putida NCIB9816-4以及P.fluorescens PC20的双加氧酶具有最高同源度,均为99%。CP5菌株对芳香烃化合物的生物修复有较大的应用前景。     

gyrB基因在细菌分类和检测中的应用

gyrB基因是普遍存在于细菌内编码DNA促旋酶中B亚单位蛋白的基因。综述了该基因近年来在细菌系统发育分析、细菌鉴定及临床医学应用的研究进展,并展望了其广阔的应用前景。     

SDS-CTAB法提取烟草病圃土壤微生物总DNA

采用SDS-CTAB法提取了烟草病圃土壤中微生物的总DNA,经过纯化后获得的DNA大小约为21 kb,OD260/OD280高于1.70;用细菌和真菌保守序列引物进行PCR扩增,琼脂糖凝胶电泳能检测到预期大小的扩增条带。     

PCR-DGGE指纹技术与分离技术结合筛选藏灵菇奶发酵过程的优势菌

【目的】获得藏灵菇发酵奶发酵过程的优势菌，并开发出纯培养发酵剂替代藏灵菇进行这类新型发酵奶的工业化生产。【方法】将PCR-DGGE指纹技术和传统培养方法结合，对藏灵菇发酵奶中微生物种群结构进行研究。【结果】DGGE指纹图谱显示混合菌群中细菌有4条条带无对应的纯菌株，而纯菌株中有2株在混合菌群的图谱上没有相应的条带。通过对150株分离菌的PCR-DGGE指纹图谱分析，获得了8组乳酸菌和5组酵母菌，进一步的序列分析和相似性比较，确立了藏灵菇发酵奶中的优势菌为肠膜明串珠菌、乳酸乳球菌、开菲尔乳杆菌、干酪乳杆菌和克鲁维酵母，单孢酵母、啤酒酵母、假丝酵母发酵后期成为优势菌。【结论】本研究建立了一种基于分子生态的微生物高效筛选技术，为藏灵菇纯培养发酵剂的开发提供了理论依据及丰富的菌种资源。     

Nucleotide sequence repetition: a rapidly reassociating fraction of mouse DNA

The separated complemnentary strands of a minor component in mouse DNA reassociate with each other much more rapidly than do the complementary strands of other DNA's including those of the principal part of mouse DNA. This difference in capacity of the strands to reassociate can be used to effect a preparative separation of the minor component from the principal fraction. The rate constant for reassociation of the minor component, compared with those of viral and bacterial DNA's, indicates that the minor component consists of a short nucleotide sequence present in about one million copies.     

冻融末期亚高山/高山森林土壤有机层细菌多样性

为了解季节性融冻末期亚高山/高山森林生态系统土壤有机层细菌多样性特征,应用DGGE方法研究了川西亚高山/高山地区4个典型森林群落(冷杉原始林、冷杉次生林、20年生粗枝云杉人工林、15年生粗枝云杉人工林)土壤冻结末期土壤有机层(OL)和矿质土壤层(MS)的细菌多样性。采用化学裂解法提取土壤有机层和矿质土壤层样品总DNA获得了很好的效果,纯化后的总DNA经降落式PCR扩增得到高特异性16SrDNAV3区片段。样品PCR扩增产物经DGGE分离得到大量条带,不同样品间分离所得条带的强度和位置均有差异,表明研究样地在冻融末期具有一定的细菌群落多样性。并且,OL细菌群落结构的相似性、Shannon-Wiener物种丰富度指数和Simpson物种优势度指数随其土壤层次和森林类型的变化而变化,表明冻融末期强烈的环境变化极大地影响了土壤细菌群落结构。另外,将研究地4个样点土壤有机层细菌10个特有条带进行克隆和序列测定,结果显示了耐低温、温度敏感和非敏感优势细菌群落。这些结果表明:冻融末期温度驱动的环境变化深刻影响了亚高山/高山森林OL细菌群落多样性。     

枯草芽孢杆菌224 yplQ基因敲除及其对溶血性的影响

为了确定枯草芽孢杆菌224(Bacillus subtilis 224,BS224)的溶血基因或引起溶血的主效基因,以枯草芽孢杆菌224基因组DNA为模板,用PCR方法分别扩增yplQ基因上游约1.0 kb和yplQ基因下游0.5 kb两段DNA序列,并以携带新霉素抗性基因的重组质粒pMD18-T-neo为骨架,构建基于yplQ基因位点的基因阻断质粒pMD18-T-neo-yplQ,线性化后电转化至枯草芽孢杆菌224,通过新霉素抗性平板得到36个neor抗性转化子,基因组PCR鉴定和核苷酸测序证明,确定yplQ18为yplQ基因缺失菌株,将其接种到5%的绵羊血琼脂平板上进行溶血性检测,仍能引起溶血。结果表明,单独敲除枯草芽孢杆菌224染色体上yplQ基因对菌株的溶血性无影响或影响不大。     

草鱼铜绿假单胞菌的鉴定及药物敏感性分析

从患病草鱼C tenopharyngodon idella体表病灶上分离到一株优势菌,经分离纯化培养制成细菌悬液,分别以腹腔注射和浸泡两种方式感染草鱼。结果表明：该菌株能感染草鱼,且具较强毒力,腹腔注射0.2mL该菌液（3×109cfu/mL）,可导致受试草鱼100%死亡;创伤浸泡感染（3×108cfu/mL）,死亡率也达100%,受感染鱼出现与自然感染相似的类似赤皮病症状。对该病菌进行形态特征观察和主要理化特性分析,初步鉴定为铜绿假单胞菌Pseudom onas aeruginosa。进一步对该菌进行分子鉴定,共选用16S rRNA、RNA聚合酶β亚单位（rpoB）和促旋酶亚单位蛋白（gyrB）3个基因进行鉴定分析。序列克隆与BLAST分析结果显示,这3个基因均与GenBank上登录的铜绿假单胞菌的相应序列具有很高的同源性,16S rRNA、rpoB和gyrB基因与已知铜绿假单胞菌相应序列的同源性分别在99%、98%和93%以上。综合生理生化与分子鉴定结果,可判定所分离的菌株为铜绿假单胞菌。药敏试验结果显示：该菌对阿米卡星、菌必治、氟哌酸和妥布霉素等11种药物高度敏感,对链霉素和庆大霉素中度敏感,对罗红霉素、红霉素、四环素、苯唑青霉素、新霉素和头孢氨苄等16种药物具有耐药性。     

大豆24 kDa油体蛋白基因在大肠杆菌中的表达

 分别构建了含全长大豆24 kDa油体蛋白基因、与大肠杆菌热敏毒素B亚基和定居因子CS6 B亚基基因以串联方式融合的全长大豆24 kDa油体蛋白基因、缺失N端74个氨基酸编码序列的油体蛋白基因及缺失C端152个氨基酸编码序列油体蛋白基因等4个大肠杆菌表达载体。除N端缺失的油体蛋白基因外,其它3个载体的IPTG诱导表达产物对E.coli生长表现出明显的抑制作用,菌液浓度与对照菌株相比,至少降低了3倍;而N端缺失了222个编码核苷酸的油体蛋白基因则对宿主细菌细胞的生长繁殖不再表现有任何毒性。进一步通过SDS-PAGE和Western印迹反应检测各表达载体的IPTG诱导表达产物时发现,仅有N端缺失的24 kDa油体蛋白基因片段在宿主细胞BL21(DE3)和Rosseta(DE3)中有重组油体蛋白积累。     

应用锁式探针结合斑点杂交技术检测甜瓜细菌性叶斑病

【目的】甜瓜细菌性叶斑病是危害甜瓜的重要种传细菌病害,是由丁香假单胞杆菌流泪病致病变种甜瓜菌株(Pseudomonas syringae pv.lachrymans)引起的。论文旨在建立高效、快捷、操作简单的检测技术以防止此病原菌传播。【方法】以Gen Bank公布的甜瓜细菌性叶斑病菌的甘油醛-3-磷酸脱氢酶(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase,GAPDH)基因序列为靶标,设计甜瓜细菌性叶斑病菌特异性锁式探针,建立锁式探针与斑点杂交技术结合的检测体系。以保存的目的菌株为材料,提取DNA作为模板进行锁式探针连接反应、酶切反应和扩增反应,并将锁式探针连接反应、酶切反应和扩增反应的反应温度和反应时间分别进行优化。利用优化的锁式探针连接反应、酶切反应和扩增反应分别对健康的甜瓜种子、带有甜瓜细菌性叶斑病的甜瓜种子、无菌水及25株其他参试菌株进行检测,测定该体系的特异性。将甜瓜细菌性叶斑病菌的DNA按10倍梯度稀释,依次稀释为1 ng·μL~(-1)、100 pg·μL~(-1)、10 pg·μL~(-1)、1 pg·μL~(-1)、100 fg·μL~(-1)、10 fg·μL~(-1)和1 fg·μL~(-1)作为模板,利用优化的锁式探针连接反应、酶切反应和扩增反应,测定灵敏度。将探针与斑点杂交技术结合建立高通量检测体系,将上述反应过程中的扩增产物固定于尼龙膜上,将锁式探针上Zipcode序列的反向互补序列合成c Zipcode(检测探针),检测探针(c Zipcode)用地高辛标记后与产物进行杂交。锁式探针结合斑点杂交技术分别进行特异性检测和灵敏度测定。探针与斑点杂交技术结合建立的高通量检测体系进行人工模拟种子带菌检测,进一步验证该体系的可靠性。利用建立的高通量检测方法对205份市售疑似带病的甜瓜种子进行检测。【结果】锁式探针特异性测定结果表明,26株甜瓜细菌性叶斑病菌均能得到一条105 bp的特异性条带,而剩余25株参试菌株及无菌水均无扩增产物产生。灵敏度测定结果表明,当目的菌株的浓度稀释为1 pg·μL~(-1)时均能检测到一条105 bp的特异性条带,所以探针的检测灵敏度为1 pg·μL~(-1)。探针与斑点杂交技术结合建立的检测甜瓜细菌性叶斑病菌高通量体系能将甜瓜细菌性叶斑病与所有的参试菌种区分开,26株甜瓜细菌性叶斑病菌杂交后出现了显色反应,而25株参试菌株及无菌水均没有发生显色。锁式探针结合斑点杂交的灵敏度检测同样达到1 pg·μL~(-1)。将锁式探针结合斑点杂交进行人工模拟种子带菌检测,能将1粒带菌种子从1 000粒健康的种子检测出来,模拟种子带菌检测率都能达到0.1%(1/1 000)。从205份市售甜瓜种子中成功检测到7份市售种子带菌。将带菌种子分别加入一定量的无菌水浸泡4 h,提取悬液DNA,将悬液DNA进行PCR扩增后测序,NCBI比对后确定为甜瓜细菌性叶斑病菌。【结论】基于锁式探针结合斑点杂交技术的检测体系能够快速、准确地识别甜瓜细菌性叶斑病。