(p)ppGpp——“魔斑”核苷酸在细菌中的研究进展

鸟苷四磷酸(guanosine tetraphosphate,ppGpp)/鸟苷五磷酸(guanosine pentaphosphate,pppGpp)是细菌严谨反应的信号分子,其合成和水解由Rel/SpoT同系物(RelA/SpoT homologue,RSH)家族的蛋白质合成和水解活性控制。(p)ppGpp介导的严谨反应能够提高细菌对营养匮乏的适应能力和抗生素抗性。近年来发现(p)ppGpp与细菌生长和细胞分裂、抗生素合成等都密切相关,是细胞内重要的全局调控因子。(p)ppGpp在细菌细胞中有许多靶点,使其可以调节DNA复制、转录、细胞周期、核糖体生物合成以及抗生素合成基因簇的表达。然而,(p)ppGpp如何控制转录和其他代谢过程取决于细菌种类,并在不同的微生物中通过不同的机制调节相同的过程。因此,本文通过综述(p)ppGpp的合成/水解酶的种类和调节机制,(p)ppGpp对微生物代谢调控机制、对细胞周期的影响机制,以及(p)ppGpp对抗生素合成和耐受性的调控机制,为细菌耐药性研究和细胞生理学研究奠定基础。

relA基因敲除对克雷伯氏菌CPK降解毒死蜱的影响

目的:敲除毒死蜱降解菌Klebsiellasp.CPK菌中的relA基因,研究其对毒死蜱降解的影响。方法:采用同源重组技术敲除了Klebsiellasp.CPK菌中魔斑合成酶编码基因relA,通过PCR及RT-PCR扩增对其敲除进行了验证,分别采用分光光度法和气相色谱检测了该突变体对毒死蜱的耐受性和对毒死蜱的降解。结果:获得了一株relA基因敲除菌株△relA。在毒死蜱胁迫下,△relA菌株的耐受能力和对毒死蜱的降解能力均弱于野生型的CPK菌株。在初始降解的第一天,两者的降解速率相差最大,CPK菌株对毒死蜱的降解率高达50%以上,而△relA菌株对毒死蜱的降解率却低于15%。结论:relA基因的产物魔斑参与调控了Klebsiellasp.CPK菌在毒死蜱胁迫下的严谨反应,可能以此增强了该菌株对毒死蜱的耐受性并促进了它对毒死蜱的降解。

单核细胞增生李斯特菌营养胁迫表型特征及调控机制

单核细胞增生李斯特菌(单增李斯特菌)能引发侵袭性李斯特菌病,是一类可导致严重后果的食源性致病菌。单增李斯特菌广泛分布于环境复杂多变的食品供应链各环节中,其通过调整自身生理状态以应对营养缺乏等胁迫条件带来的生存挑战,继而对食品安全造成威胁。本文重点介绍营养胁迫条件下单增李斯特菌表型特征和可能的调控机制,包括生物膜形成能力、抗性和毒性,以及σB、(p)ppGpp和sRNA等相关调控因子,以便了解单增李斯特菌营养胁迫下的抗逆生存机制,为进一步开展相关精准防控工作提供参考。

植物病原细菌应急反应研究进展

细菌生活在营养匮乏的环境时,为了能够适应这种恶劣的环境,细菌自身会产生应急反应。细菌的应急反应至今仍是生物学研究热点之一,实施这一应急反应的是胞内的信号分子(p)ppGpp,其能与RNA聚合酶结合,调控许多细胞过程,包括病原细菌致病过程,可以作为防治动植物细菌性病害的药物靶点。植物病原细菌分布范围很广,能引起植物的许多重要病害发生,对许多农作物造成了重大经济损失。本文综述了植物病原细菌解淀粉欧文氏菌(Erwinia amylovora)、丁香假单胞杆菌(Pseudomonas syringae)、黑腐果胶杆菌(Pectobacterium atrosepticum)、柑橘黄单胞菌柑橘亚种(Xanthomonas citri subsp.citri)和十字花科黑腐病菌(X.campestris pv.campestris,Xcc)中应急反应的研究进展,为全面、深入地了解植物病原细菌的应急反应,有效防治植物细菌性病害提供参考。

魔斑合成酶的分离、鉴定及功能分析

细菌响应营养饥饿或环境胁迫的反应称为严谨反应.本文采用Native-PAGE技术从毒死蜱胁迫下的Klebsiella sp.CPK菌株全细胞蛋白中分离得到了1种特异蛋白,该蛋白通过TOF-MS测序推测为魔斑合成酶RelA.对该蛋白编码基因进行PCR扩增,并利用ORF Finder,showorf等生物信息学软件对其开放性阅读框架进行鉴定,获得了1个全长为2 238bp的完整relA基因.序列及系统发育分析表明,Klebsiella sp. CPK菌株的RelA蛋白与E.coli RelA蛋白的同源性为92%,但与双功能的Rel-SpoT蛋白同源性却比较低.由此推测,Klebsiella sp. CPK RelA蛋白可能只有魔斑合成酶活性.另外,对relA基因进行功能互补分析表明,该基因编码的特异蛋白具有魔斑合成酶活性,从而证明了Klebsiella sp. CPK菌株在毒死蜱胁迫下能够产生典型的严谨反应。

细菌应激反应中(p)ppGpp代谢的调控

(p)ppGpp是介导细菌细胞对环境胁迫产生应激反应的重要胞内信号,通过控制一系列重要的细胞活动使细菌得以生存。通过对蓝细菌中(p)ppGpp代谢的研究,对(p)ppGpp作用机制、控制(p)ppGpp代谢的酶系统、环境胁迫信号传递、细胞中(p)ppGpp水平的调控及其多样性进行了总结。

集胞藻PCC6803中relA/spoT同源基因syn-rsh(slr1325)的鉴定

【目的】四磷酸或五磷酸鸟苷(Guanosine 3',5'-bispyrophosphate,(p)ppGpp)是细菌在遭遇环境胁迫时细胞产生应激反应的信号分子,(p)ppGpp由其合成酶RelA或具有合成酶或水解酶双重催化功能的RelA/SpoT合成。本文证明了集胞藻PCC6803(Synechocystis sp.)中唯一编码RelA/SpoT同源蛋白(命名为Syn-RSH)的基因slr1325(syn-rsh)的功能。【方法】通过互补试验证明syn-rsh表达产物的生物学功能;以纤维素薄层层析检测不同条件下Escherichia coli(p)ppGpp合成缺陷突变株及集胞藻PCC6803细胞中的(p)ppGpp。【结果】诱导Syn-RSH表达可使(p)ppGpp合成酶和水解酶基因缺失的E.coli突变株回复野生型表型,并在细胞中积累一定水平的ppGpp;在实验室培养条件下,集胞藻PCC6803细胞中可检测到低水平的ppGpp,氨基酸饥饿可诱导ppGpp水平升高并维持在相应水平。【结论】Syn-RSH具有(p)ppGpp合成酶和水解酶的双重功能,(p)ppGpp是集胞藻PCC6803在实验室生长条件下细胞生长所必需的。