硝化还原假单胞菌SPQ03 PnSoxRS调控子的克隆和功能初步分析

从对百草枯具有高度抗性的硝化还原假单胞菌(Pseudomonas nitroreducens)菌株SPQ03中分离了PnSoxR和PnSoxS调控子。ScanProsite程序分析结果表明,SoxR氨基端含有一个MerR家族特有的DNA结合域,羧基端含有4个半胱氨酸残基,是MerR家族成员之一;SoxS是AraC家族成员,含有2个典型的AraC-HTH保守域;PnSoxR所编码的氨基酸与大肠杆菌SoxR的一致性为98%,而与同属的铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginos)SoxR的一致性仅为56%,PnSoxR与大肠杆菌SoxS的一致性为100%,铜绿假单胞菌中没有发现SoxR基因存在。将PnSoxR和PnSoxS分别转化E.coliBL21,发现PnSoxS能赋予BL21百草枯(Paraquat)抗性。

沙门氏菌环丙沙星诱导株marR,soxR和acrR基因突变与多重耐药性的相关性研究(英文)

本文对11株动物源体外诱导的环丙沙星抗性沙门氏菌的m ar操纵子基因marO,marR,marA,marB,soxR,soxS和acrR基因(包括启动子区)的点突变进行检测,结果显示在沙门氏菌诱导株中marR,soxR和acrR基因检测到新突变,而marO,marA,marB和soxS基因未发现突变。应用实时荧光定量PCR对诱导株的marA和soxS基因及外排泵基因acrA,acrB和tolC的mRNA表达水平进行检测,结果表明这些基因的表达量均显著增加,且marA,soxS和acrAB-tolC的mRNA表达水平与沙门氏菌诱导株的多重耐药表型(M ar表型)相关,环丙沙星诱导株对其它氟喹诺酮类药物和结构不相关的抗生素均产生耐药。本研究结果表明沙门氏菌诱导株的调控基因突变和mar操纵子介导的acrAB-tolC的表达上调均贡献了沙门氏菌诱导株的氟喹诺酮抗性和Mar表型,且诱导株的marR,soxR和acrR基因突变与氟喹诺酮抗性和Mar表型具有相关性。

转录因子SoxR的结构、调控机制及生理功能

转录因子SoxR是典型的汞抗性操纵子调节因子家族的成员,广泛存在于变形菌门、放线菌门、酸杆菌门等微生物类群中。SoxR感受胞内氧化还原电势,通过铁硫簇失去一个电子,而激活目标基因的表达。SoxR在大肠杆菌中能应答过氧化物,负责抗氧化胁迫的全局性调控;在铜绿假单胞菌中受群体感应终端信号分子绿脓菌素的激活,参与群体对环境变化的协同应答过程。本文综述了SoxR的结构、作用机制和生理功能。近年来关于SoxR的研究虽然已取得许多令人瞩目的成果,但SoxR激活的分子机制仍有待确立和验证,同时也亟待在更多微生物类群中开展相关研究。对这些问题的深入研究,不仅可以更全面地认识SoxR,而且可以对微生物体的整个代谢调控网络有更加深入地了解,并有可能获得里程碑式的重大发现。

喹诺酮类耐药决定区、外排泵负调控基因对大肠杆菌氟喹诺酮高水平耐药分子机制的影响

为了探讨耐喹诺酮类决定区(QRDR)、外排泵负调控基因(acrR、marR和soxR)突变对临床分离株氟喹诺酮(FQs)高水平耐药的影响,本研究对临床分离的18株FQs耐药大肠杆菌(E.coli),采用PCR方法检测QRDR、acrR、marR和soxR的突变情况;通过RT-PCR的方法检测外排泵及膜孔蛋白相关基因的表达水平。结果显示,QRDR的突变主要集中在常规突变GyrA(Ser83Leu和Asp87Asn)和ParC(Ser80Ile),同时也检测出稀有突变ParC Glu84Gly、Glu84Lys、Glu84Val和Glu84Ala,ParE Ser458Ala等。ED28在acrR基因存在777bp插入序列;12株菌(包括ATCC25922)在MarR存在Gly103Ser和Tyr137His双突变,其中EP26和EG42存在插入片段;ED40在SoxR存在Thr38Ser、Gly74Arg氨基酸替换。在多突变药菌株中,AcrAB的表达水平明显升高,OmpC和OmpF表达量降低、甚至缺失。

细菌的氧化应激及基因表达调控

细菌受到氧化胁迫时,在细胞内形成氧化伤害并作为一种生理信号激活特定的调控子,诱导某些具有抗氧化作用的蛋白质从而保护自身。其中最为重要的是两种氧化还原应答转录因子SoxR和OxyR调控子。前者是MerR家族成员,含有铁硫中心,在细胞内以二聚体的形式存在,在感受到氧化剂刺激后激活SoxS基因的表达,形成SoxRS调控子,从而激活一系列抗氧化基因的表达;后者是LysR蛋白家族成员,在细胞内以四聚体的形式存在,含有一对半胱胺酸残基,能被H2O2氧化形成二硫键,激活下游基因的表达。

氧化还原敏感型元件调控大肠杆菌氧化胁迫耐受性

在大肠杆菌(Escherichia coli)中对自身和来自运动发酵单胞菌(Zymomonas mobilis)的转录因子SoxR的氧化胁迫抗性及元件通路进行了验证与改造。胁迫测试表明,在E.coli中过表达自身E-SoxR或异源表达Z-SoxR均不能提高菌株的胁迫耐受性。荧光定量分析表明,在E.coli中,联合下游基因过表达E-SoxR增强了菌株对抑制物的梯度响应,异源表达Z-SoxR反而降低了菌株对抑制物的梯度响应。在E.coli中,通过在SoxR下游连接抗性基因,分别获得了耐受H_(2)O_(2)和糠醛(furfural)胁迫的单基因菌株,进而构建双基因组合菌株,提升了大肠杆菌对双胁迫环境的耐受性,证明了氧化还原敏感型元件能够智能响应复杂抑制物条件下的胁迫。该研究为微生物利用木质纤维素水解液发酵生产奠定了基础。

粤蓝链霉菌榴菌素生物合成基因orf20的功能

【目的】在大肠杆菌中,转录因子SoxR作为胞内氧化还原感应器,参与抗氧化胁迫的全局性调控。粤蓝链霉菌榴菌素生物合成基因簇内存在一个类soxR基因orf20,但其生理功能仍不清楚。【方法】将orf20基因在大肠杆菌中进行表达,分析携带重组质粒的大肠杆菌对百草枯抗性的变化。同时通过修改后的PCR-targeting方法构建粤蓝链霉菌orf20删除的突变株,分析突变株的表型变化和对百草枯抗性水平的变化。【结果】重组ORF20在羧基端含有组氨酸标签,并在大肠杆菌中获得可溶性表达,携带重组质粒pET28b-orf20的大肠杆菌对百草枯的抗性水平显著提高。粤蓝链霉菌orf20删除突变株仍具有产孢能力,生长特性没有改变,对百草枯的抗性水平也没有变化,但榴菌素的产量大幅提高,是野生株的3.3倍。【结论】在大肠杆菌中,orf20基因的编码产物能够被百草枯激活,替代SoxR参与抗氧化胁迫的调控。在粤蓝链霉菌中,orf20基因不参与抗氧化胁迫,而对榴菌素的产生有负调控效应。

MarA和SoxS共同调节大肠杆菌K12外排泵AcrAB-TolC的表达

利用Red同源重组技术构建大肠杆菌K12调控基因缺失菌株,探讨耐药发展过程中marRAB和soxRS对大肠杆菌K12外排泵AcrAB-TolC表达的调控作用。在环丙沙星浓度递增的条件下诱导K12及调控基因缺失菌株,分别获得系列突变菌株,测定各菌株对其他药物的MIC,并检测靶位基因突变情况。利用RT-PCR方法检测诱导突变株中外排泵基因、调控基因、膜孔蛋白基因的表达水平。结果表明,K12正向调控基因(marA和soxS)缺失株在环丙沙星选择压力下仅获得环丙沙星敏感性降低的菌株,而负向调控基因(marR和soxR)在环丙沙星选择压力下可获得环丙沙星中介和耐药的菌株,且诱导突变株仅出现与耐药有关的gyrA单突变(Ser83Leu和Asp87His)。正向调控基因marA和soxS缺失后,外排泵基因表达水平变化不明显,而负向调控基因marR和soxR缺失后,marA和soxS的表达水平显著升高,引起外排泵基因表达水平显著升高,最高达到约13倍。当阻遏蛋白SoxR被敲除后,soxS的表达水平没有变化,而marA的表达水平显著升高,外排泵基因acrB表达水平也升高,说明在调控AcrAB-TolC外排泵基因表达方面,marRA与soxRS存在功能上的冗余,即当其中一个调控因子功能缺陷时,另一个调控因子可以发挥互补调控功能。因此,MarA和SoxS对三聚体系统AcrAB-TolC的正向调控作用是通过解除负向调控蛋白MarR和SoxR对其的阻遏作用实现的,MarRA和SoxRS共同调节外排泵AcrAB-TolC的表达水平。