鹅源鼠伤寒沙门菌crp、hfq基因缺失株的构建及生物学特性分析

为构建鹅鼠伤寒沙门菌单基因缺失株并鉴定其生物学特性,本研究以广东地区鹅源鼠伤寒沙门菌流行株A29为研究对象,采用λ-Red同源重组技术,分别构建crp、hfq基因缺失株(A29Δcrp和A29Δhfq)及相应基因回补株,并分别采用相应引物经PCR鉴定。通过细菌培养,对各菌株生物学特性进行比较;通过PCR鉴定各菌株的遗传稳定性;采用K-B纸片扩散法检测各菌株的药物敏感性;将各菌株纯培养物经腹腔注射4周龄小鼠,测定各菌株对小鼠的毒力,并观察感染后小鼠的临床症状及各组织剖检病变与组织病理变化。PCR和测序结果表明,正确构建各基因缺失株和相应回补株。生物学特性试验结果显示,与亲本株相比,A29Δcrp菌落直径极显著变小(P<0.001),不产酸、不产生H_(2)S,菌体极显著变短(P<0.001);A29Δhfq菌落边缘不整齐,不产生H_(2)S,菌体极显著变长(P<0.001),表明crp、hfq基因影响细菌的菌落形态、生化特性和形态特征。菌株遗传稳定试验结果显示,菌株传至60代时,基因缺失株仍能够稳定缺失。药敏试验结果显示,与亲本株比较,A29Δcrp对氨基糖苷类、碳青霉烯类、环丙沙星、甲氧苄啶、阿奇霉素等药物的敏感性降低,对四环素类药物的敏感性增强,A29Δhfq对除青霉素类、头孢唑啉以外的12种药物的敏感性增强。小鼠毒力试验结果显示,与亲本株的LD_(50)(2.479×10^(4)cfu)相比,A29Δcrp的LD_(50)(5.379×10^(5) cfu)和A29Δhfq的LD_(50)(5.012×106 cfu)均明显上升。各菌株感染小鼠后的临床症状及各组织剖检病变基本一致;组织病理变化观察显示,与亲本株相比,A29Δcrp组小鼠肝组织可见多量大小不一的坏死灶,脾组织红髓面积增大、白髓面积减小,A29Δhfq对小鼠脾脏、肝脏及脑组织损伤均较小。本研究为探究鼠伤寒沙门菌crp和hfq基因功能奠定了基础,同时也为进一步研发鹅沙门菌病疫苗提供了参考依据。

单核细胞增生李斯特菌sRNA伴侣分子hfq的基因克隆、表达及纯化

为克隆、表达单核细胞增生李斯特菌sRNA分子伴侣蛋白hfq基因,并纯化重组蛋白,通过PCR的方法从单核细胞增生李斯特菌基因组DNA中扩增出hfq基因,将扩增产物克隆于pMD18-T载体中,测序验证后,再将hfq基因亚克隆至表达载体pET-32a(+)中,成功构建pET-32a(+)-hfq原核表达载体。然后,转化至大肠杆菌BL21(DE3)感受态细胞中,通过IPTG进行诱导表达,对表达蛋白进行可溶性分析,并采用Ni-NTA纯化目的蛋白。结果显示:克隆的hfq基因全长234 bp,编码77个氨基酸,通过SDS-PAGE可以检测到27 kDa的蛋白特异性条带;并从上清中纯化得到了Hfq融合蛋白。为进一步研究该蛋白的生物学功能奠定了基础。

分子伴侣hfq基因缺失对单核细胞增生李斯特菌毒力及生物被膜生成的影响

为了解非编码RNA(non-coding RNA,ncRNA)分子伴侣蛋白Hfq在LM毒力中发挥的调控作用,在构建LM-Δhfq缺失株的基础上,通过动物攻毒试验检测野毒株LM-SB5与缺失株LM-Δhfq对昆明系小鼠的LD50,肝、脾载菌量及对肝、脾、肾的病理损伤;通过溶血试验检测二者的溶血活性;通过结晶紫染色的方法检测二者的生物被膜生成能力。以分析hfq基因缺失对LM毒力及生物被膜生成的影响。结果显示,与LM-SB5相比,LM-Δhfq对小鼠的LD50升高了6.067倍,毒力显著降低;肝、脾载菌量在第2,4,5天显著下降(P<0.05),在第3天下降极显著(P<0.01);对肝、脾、肾的病理损伤也有所减弱,LM-Δhfq较LM-SB5溶血能力下降了2倍,生物被膜生成能力在24 h时显著降低(P<0.05)。研究结果证实,Hfq蛋白对LM的毒力及生物被膜生成能力具有重要调控作用。

肺炎克雷伯菌Hfq蛋白特性及对耐药的影响

Hfq(host factor for RNA phage QB replicase)蛋白是一个全局性调节因子,广泛参与细菌生长、趋化、毒力、耐药及应对外界选择压力等方面的调节,但在肺炎克雷伯菌(Klebsiella pneumoniae,KP)中的功能尚不清楚。本研究从临床病例中分离到59株KP,将其hfq基因与11例常见临床感染菌株hfq基因〔从美国国立生物技术信息中心(National Center for Biotechnology Information,NCBI)数据库下载〕进行了比较。所有hfq基因经EMBOSS Transeq翻译成氨基酸序列,用MAFFT软件进行多序列比对,并通过NCBI数据库中的保守结构域预测Hfq蛋白结构域。分别采用ESPript3.0、Phyre2分析Hfq蛋白的二、三级结构。59株KP中仅3株hfq基因的5个密码子位点存在差异,而其蛋白质氨基酸序列完全一致。KP与大肠埃希菌、阴沟肠杆菌、痢疾志贺菌之间,Hfq蛋白的氨基酸序列相似度较高,主要区别在C末端上;与金黄色葡萄球菌、产单核细胞李斯特菌相比,KP Hfq蛋白在N末端和C末端上差别较大;所有菌株C末端均呈酸性。三级结构预测提示68(66.67%)个氨基酸与模板序列一致,较为保守的功能结构为54-VYKHAI-59序列。采用CRISPR/Cas9同源重组技术敲除KP的hfq基因,并对其进行药物敏感性测试,结果显示,基因敲除菌株对抗生素的耐药性较野生株有显著下降(P<0.05),差异有统计学意义,提示KP的Hfq蛋白氨基酸序列非常保守,可能参与了KP的耐药调节。

支气管败血波氏杆菌Δhfq突变株构建及生物学特性分析

为研究Hfq蛋白在支气管败血波氏杆菌(Bb)的致病作用,本研究采用同源重组技术,将卡那霉素抗性基因替换Bb122株的hfq基因,构建BbΔhfq突变株。将其连续传20代,Δhfq突变株具有良好的遗传稳定性。生化检测试验表明,突变株与亲本株未发生明显改变。此外,在37℃培养时,突变株与亲本株生长曲线无明显差异,但在42℃培养时,突变株的生长曲线略低于亲本株。抗逆性试验表明,突变株与亲本株在紫外线照射和50℃条件下,亲本株的耐受能力均显著高于突变株(p<0.05)。然而,将亲本株与突变株分别以2×109cfu/只腹腔接种小鼠时,亲本株接种小鼠全部死亡,而突变株接种小鼠则全部存活,表明Hfq蛋白与该菌的致病性有关。本研究为进一步研究Hfq蛋白的功能及其在Bb致病机制中的作用奠定了基础。

Hfq对伤寒沙门菌高渗应激早期基因表达的调节

目的:探查伤寒沙门菌hfq基因在高渗应激早期对其他基因表达的影响。方法:用自杀质粒介导的同源重组方法制备伤寒沙门菌hfq基因缺陷变异株;利用伤寒沙门菌全基因组芯片技术,比较伤寒沙门菌野生株和hfq基因缺陷变异株在高渗应激早期的基因表达谱差异,并选择部分表达差异基因进行实时定量PCR验证。结果:伤寒沙门菌hfq基因缺陷变异株制备成功;基因表达谱比较分析结果表明伤寒沙门菌hfq基因缺陷变异株在高渗应激早期有62个基因表达上调,有32个基因表达下调。实时定量PCR结果与芯片分析一致。结论:Hfq作为一个调节因子在伤寒沙门菌高渗应激早期对基因表达起重要调节作用。

沙门菌sRNA GcvB及伴侣蛋白Hfq对靶基因stm4351的调控作用

为探究sRNA GcvB与伴侣蛋白Hfq对靶基因stm4351的调控作用,通过λred同源重组、FLP/FRT重组和转导构建了基因缺失菌株Δstm4351∷lacZ、stm4351ΔgcvB∷cat、stm4351Δhfq∷tetRA、stm4351Δhfq∷tetRAΔgcvB∷cat,并通过β-半乳糖苷酶(LacZ)试验和荧光定量PCR试验测定了gcvB与hfq缺失后LacZ活性和stm4351转录水平的变化情况.β-半乳糖苷酶试验结果显示:gcvB或hfq缺失菌株的LacZ活性均升高,表明stm4351基因的蛋白表达水平升高;hfq缺失菌株的LacZ活性高于gcvB缺失菌株;hfq和gcvB同时缺失后,LacZ活性比单缺失菌株高.荧光定量PCR结果显示:hfq缺失后,stm4351的转录量极显著下降;而gcvB缺失及hfq和gcvB同时缺失对stm4351转录量的影响不显著.以上结果说明:GcvB、Hfq均对stm4351的表达存在抑制作用;在Hfq的辅助作用下,GcvB对stm4351表达的抑制作用增强;Hfq协同GcvB对stm4351的调控途径可能有2种或更多;同时,Hfq对stm4351的保护或激活作用可能受到GcvB的影响.

大肠杆菌O157:H7的sRNA伴侣蛋白Hfq的基因克隆、表达及纯化

目的:克隆、表达并纯化肠出血性大肠杆菌(EHEC)O157:H7的sRNA伴侣蛋白Hfq。方法:利用PCR方法从EHEC O157:H7基因组中扩增出基因hfq,并插入含6×His标签序列的原核表达载体pET28a(+)的多克隆位点中,构建重组表达质粒pET28a(+)-hfq,以重组质粒转化大肠杆菌BL21(DE3),诱导目的基因表达,采用Western印迹法进行鉴定,通过Ni2+螯合柱纯化获得目的蛋白。结果:质粒酶切鉴定结果表明pET28a(+)-hfq重组质粒构建成功;对目的蛋白进行了融合表达,SDS-PAGE显示相对分子质量约17×103的蛋白特异表达条带;对表达产物进行亲和纯化,从上清中获得了Hfq的融合蛋白。结论:得到了sRNA伴侣蛋白Hfq,为进一步筛选与该蛋白有相互作用的sRNA,研究sRNA的功能奠定了基础。

沙门菌外膜蛋白相关基因缺失株的致病性

为探究沙门菌外膜蛋白基因fadL、ompN、ybfM以及sRNA RybB和伴侣蛋白Hfq缺失对该菌致病性的影响,构建了鼠伤寒沙门菌基因缺失菌株,并测定了基因缺失菌株的生长曲线,同时通过小鼠腹腔注射测定了基因缺失菌株的毒力及其在小鼠脾脏和肝脏上的定殖能力.结果显示,与鼠伤寒沙门菌亲本野生型菌株LT2相比,基因缺失菌株的生长能力变化不大.LT2对小鼠的LD_(50)为3.97×10^(7)CFU;外膜蛋白基因缺失菌株ΔompN、ΔfadL和ΔybfM的LD_(50)分别为1.58×10^(5)、6.29×10^(5)、9.97×10^(5)CFU,毒性明显增强;sRNA敲除菌株(ΔrybB)的LD_(50)为9.97×10^(7)CFU,毒性有所下降;伴侣蛋白Hfq敲除组(Δhfq)及rybB&hfq双敲除组的小鼠死亡数未超过50%,毒性明显下降.感染48 h后,与对照组(LT2)相比,所有基因缺失菌株处理组的脾脏指数均极显著性升高;ΔrybB&Δhfq、Δhfq处理组的脾脏载菌量显著降低,其余菌株处理组的载菌量与LT2差异不显著;ΔrybB、ΔrybB&Δhfq、ΔfadL、ΔybfM处理组的肝脏指数均显著下降,而Δhfq、ΔompN处理组的肝脏指数变化不显著;ΔrybB、ΔfadL处理组肝脏载菌量变化不显著,Δhfq、ΔrybB&Δhfq处理组的肝脏载菌量显著下降,而ΔompN、ΔybfM处理组的载菌量显著上升.总的来说,hfq、rybB缺失降低了鼠伤寒沙门菌的致病力,而fadL、ompN、ybfM的缺失提高了鼠伤寒沙门菌的致病力.

单增李斯特菌hfq基因的克隆及分子特征分析

目的：了解单增李斯特菌（Listeriamonocytogenes，LM）SB5野毒株ncRNA伴侣分子怕基因及其编码蛋白质的分子生物学特征。方法：利用PCR方法对hfq基因进行扩增、克隆及测序，对魄向基因分子特征进行分析，预测其编码蛋白质的二三级结构及功能活性位点，对其进行同源性及遗传变异分析。结果：LMhfq基因全长234bp，编码77个氨基酸，对推导的Hfq氨基酸序列分析发现从N端到C端包含1个饯一螺旋及5个β-折叠，具有RNA结合位点及六聚体结合位点。LM-SB5hfq基因核苷酸序列与李斯特菌属各菌株同源率为94．5～100％，与其他种属细菌同源率为36．19—62．39％。结论：Hfq蛋白具有RNA的结合位点，可能在细菌ncRNA调节基因表达过程中发挥重要作用。

高毒力肺炎克雷伯菌hfq基因缺失株的构建及其生物学特性分析

目的构建高毒力肺炎克雷伯菌NTHU-K2044菌株hfq基因缺失株(△hfq),并通过表型试验分析hfq基因对高毒力肺炎克雷伯菌生长特性、环境适应能力和毒力等生物学特性的影响。方法利用同源重组技术对NTUH-K2044菌株进行hfq基因敲除;通过表型试验,比较高毒力肺炎克雷伯菌野生株和△hfq突变株在细菌生长速度、抗环境胁迫能力、生物膜形成、荚膜形成中性粒细胞杀菌活性和大蜡螟幼虫感染致死率等方面的差异性。结果成功构建高毒力肺炎克雷伯菌NTUH-K2044△hfq缺失株,表型试验表明△hfq缺失株的生长速度显著减慢,菌落变小和超黏性下降;在pH9、pH5.5、0.7 mmol/L SDS、5%NaCl、0.1%H2O2环境和50℃高温等环境胁迫条件下,△hfq缺失株生长受到显著抑制;在毒力方面,△hfq缺失株生物膜形成能力下降,荚膜形成能力下降且荚膜合成基因magA和rmpA表达量明显下降,中性粒细胞杀菌试验存活率下降,大蜡螟幼虫致死能力显著降低。结论Hfq蛋白作为RNA伴侣分子能够参与转录后调控进而对高毒力肺炎克雷伯菌生理、环境适应性及毒力致病性具有重要的调控作用。这为寻找治疗和控制高毒力高耐药肺炎克雷伯菌新靶标提供了基础。

副猪嗜血杆菌Hfq基因缺失株的构建与鉴定

为构建副猪嗜血杆菌Hfq基因缺失株,以副猪嗜血杆菌S2261基因组为模板扩增Hfq基因的上、下游同源臂,用融合PCR的方法融合拼接两条同源臂。以Eco RⅠ+HindⅢ分别对融合片段与p K18mobSac B质粒进行双酶切并用T4 DNA连接酶连接以构建同源重组质粒p K18mob Sac B-Hfq-ud。以大肠杆菌S17-1-pir作为供体菌,副猪嗜血杆菌S2261作为受体菌,通过接合转移法成功构建了副猪嗜血杆菌Hfq基因缺失株。绘制了S2261野生株与Hfq缺失株的生长曲线以及测定了LD50,结果显示,相比于S2261野生株,Hfq缺失株在对数期的生长速度下降;S2261野生株与Hfq缺失株的LD50分别为2.9×108与3.16×1010CFU,这说明相比野生株,Hfq缺失株导致小鼠半数死亡所需的剂量显著升高,相对的其毒力则明显下降。药敏试验结果显示,Hfq缺失株对氧氟沙星和诺氟沙星的敏感性明显增加。以上结果说明在副猪嗜血杆菌中,Hfq基因对该菌的生长速度、毒力以及药物敏感性具有调控作用。这为副猪嗜血杆菌Hfq基因功能以及该菌相关的疫苗研究奠定了基础。

ncRNA伴侣分子hfq基因缺失对单核细胞增生李斯特菌环境适应能力的影响

Hfq作为一种保守的RNA分子伴侣蛋白,主要通过与nc RNA结合来参与调控单核细胞增生李斯特菌(LM)的生命活动.利用基因重叠延伸PCR(SOE-PCR)方法构建具有氯霉素抗性的p KSV7-Δhfq重组穿梭质粒,电转化至新疆野毒株LM-SB5感受态细胞后在42℃和氯霉素压力下进行同源重组,筛选LM-SB5 hfq基因缺失株,并分析hfq基因缺失株在不同温度、pH、高盐、乙醇、H_2O_2、Triton X-100胁迫环境下的适应能力.结果成功构建得到一株遗传性稳定的LM hfq基因缺失株LM-Δhfq;LM-Δhfq对5%NaCl、3.5%乙醇、0.1%H_2O_2的适应能力显著降低,对30℃、37℃、42℃、pH 4、pH 9及Triton X-100的适应能力没有显著变化,表明Hfq参与了LM对高盐、乙醇、H_2O_2胁迫环境的适应过程.本研究为进一步揭示Hfq蛋白在参与ncRNA调控细菌生命活动的机制奠定了基础.

沙门菌Hfq依赖型小RNA GcvB靶基因trpE的鉴定

trpE基因在鼠伤寒沙门菌中编码邻氨基苯甲酸合酶Ⅰ并参与氨基酸生物合成和代谢。为鉴定鼠伤寒沙门菌Hfq依赖型小RNA GcvB所调控的基因trpE,本研究基于前期鼠伤寒沙门菌Hfq基因敲除株及gcvB基因敲除株转录组分析基础上,利用Red同源重组系统构建trpE基因lac融合菌株,并利用P22噬菌体转导技术构建gcvB和Hfq基因单缺失和双缺失菌株,通过β半乳糖苷酶试验检测trpE基因在不同情况下蛋白表达活性,结合生物信息学系统TargetRNA2预测GcvB R1区与trpE mRNA的作用位点。结果表明,与野生型菌株相比,gcvB基因敲除导致trpE基因蛋白表达量增加1.2倍,Hfq基因敲除后表达量增加1.1倍,而双敲除增加量仅为0.5倍。Target RNA2预测trpE mRNA与GcvB R1区可形成8个连续或18个不连续的碱基互补。以上结果表明trpE基因受GcvB和Hfq调控,且极大可能受GcvB直接调控。本研究为鼠伤寒沙门菌GcvB的作用机理研究奠定理论基础,丰富了GcvB的靶基因数目。

华癸根瘤菌7653R hfq基因突变株的构建及其生物学特性

【目的】研究hfq基因在Mesorhizobium huakuii 7653R抵抗外界不利环境和共生固氮中的功能特性。【方法】利用pK19mob同源重组方法构建7653R hfq基因的插入失活突变株7653RΔhfq,并构建互补菌株7653RΔhfq-C,对hfq在压力胁迫和共生固氮中的功能特性进行研究。【结果】与野生型7653R相比,突变株7653RΔhfq的生长速率降低,热激处理后致死率升高;hfq突变影响了7653R中部分sRNA的表达;在4.5%乙醇和50 mmol H_2O_2生长胁迫下,突变株适应性明显较野生型差。另外,接种突变株的紫云英结瘤能力和固氮酶活性都明显降低。【结论】hfq基因作为重要的转录后调控因子,在7653R抵御外界胁迫环境和与宿主紫云英的共生固氮中发挥了重要作用。

单核细胞增生李斯特菌hfq基因缺失株的构建及其生物学特性

【目的】单核细胞增生李斯特菌(Listeria monocytogenes,Lm)为革兰氏阳性的短杆菌,营腐生和寄生生活,是重要的食源性人兽共患病原菌,对低温、酸碱和高渗透压等环境具有较强的抵抗力。Lm在各种环境中适应、生存并表现致病力,是与调控因子的网络调控密切相关,本文初步研究了细菌调控因子hfq的生物学特性。【方法】利用同源重组技术对血清型为1/2 a的EGDe菌株进行hfq基因的敲除,对获得的突变株EGDe△hfq进行生化鉴定及生物学特性研究。【结果】实验结果表明:在4℃低温环境下,缺失株生长显著减慢(P<0.05);在含7%Na Cl高渗BHI培养基及含4.5%乙醇的BHI培养基中生长受到抑制;缺失株形成生物被膜的能力显著下降(P<0.05);对Caco-2细胞系的侵袭能力下降;与野生型菌株相比,EGDe△hfq对BALB/c小鼠的感染能力减弱、半数致死剂量提高。【结论】由此表明,Hfq蛋白对细菌抗胁迫、生物被膜形成及细菌毒力具有重要的调控作用。此缺失株的构建为进一步研究Hfq的功能提供了材料,为研究其在Lm胁迫环境生存及疾病预防控制奠定了基础。

维氏气单胞菌hfq基因敲除菌株的构建及鉴定

RNA分子伴侣蛋白Hfq是细菌中普遍存在的全局调控因子,对于细菌的生长增殖、毒性和逆境耐受等都有重要影响。维氏气单胞菌(Aeromonas veronii)是一种新型人-鱼共患条件致病菌,会在水产养殖中造成巨大危害。本研究从维氏气单胞菌基因组DNA中扩增hfq基因上、下游序列,连接到pRE112质粒中,构建敲除质粒pRE112-Δhfq,通过接合转移将敲除质粒从大肠杆菌感受态转入维氏气单胞菌后,基于同源重组原理,利用蔗糖压力筛选得到hfq基因敲除的维氏气单胞菌突变株C4-Δhfq。生长曲线分析表明,hfq基因敲除显著延缓维氏气单胞菌的生长速率,同时,回补hfq使细菌恢复生长。本研究获得的hfq基因敲除菌株,可为进一步研究维氏气单胞菌中Hfq调控因子的功能及其调控机制提供一定帮助。

大肠杆菌中的小RNA调节子

小RNA(smallRNAs或sRNAs)是一类长度在40至400个核苷酸、广泛存在于从细菌到哺乳动物多种不同的生物体内、执行多种生物学功能的非编码的RNA分子。对于sRNA分子的研究过去主要集中在哺乳动物。近年来,随着生物信息学和分子生物学技术的不断发展,在原核生物体内也陆续发现了一些sRNA分子,这些sRNA分子具有多样的生物学功能。大肠杆菌作为原核生物的代表在其体内已发现了近70种的sRNA分子。同真核细胞中的sRNA一样,细菌中的sRNA绝大多数也是通过与靶mRNA配对来影响mRNA的稳定性或翻译,从而对基因的表达进行调节。Hfq蛋白作为RNA的分子伴侣对于这些RNA分子的正确折叠和行使功能具有重要的作用。