双组份系统调控禽致病性大肠杆菌生物被膜的研究进展

禽致病性大肠杆菌是一种典型的肠道外致病性大肠杆菌,能够引起各种肠道外疾病,给禽类养殖业造成重大的经济损失。生物被膜作为一种保护细菌的物理屏障用于抵御抗生素的损伤及逃避宿主的免疫系统,从而导致宿主持续和反复性感染。双组份系统是普遍存在于各类细菌中主要的信号传导系统,参与调控细菌抗生素耐药性和生物被膜的形成。为了解由生物被膜造成的禽致病性大肠杆菌感染机制,文章详述了生物被膜的形成过程,并综述了双组份系统调控生物被膜形成的分子机制,以期探寻阻断双组份系统信号转导的新方法以破坏生物被膜的形成作为控制禽致病性大肠杆菌感染的治疗策略,从而为防治由生物被膜引起的抗生素耐药性以及持续或反复性感染提供研究方向。

生物膜成熟传感器双组份系统在鲍曼不动杆菌应激反应及耐药性产生中的作用

鲍曼不动杆菌(Acinetobacter baumannii,AB)是一种非发酵革兰阴性机会致病菌,作为医院常见的病原体之一,有多种机制共同作用使其在环境及宿主体内生存。随着鲍曼不动杆菌的耐药性不断增强,多重耐药鲍曼不动杆菌感染已经成为全球临床抗菌治疗的一个重大挑战。双组份调控系统(two component regulatory system,TCS)在AB对环境的感知和适应中发挥着关键作用,使其在不断变化的环境中广泛传播且长期存活。TCS由感应激酶和调节蛋白组成。生物膜成熟传感器(biofilm maturation sensor,BfmS)是AB中的一个感应激酶,生物膜成熟调节剂(biofilm maturation regulator,BfmR)是与感应激酶对应的调节蛋白,2者共同构成了BfmS/BfmR TCS。BfmS/BfmR TCS通过多种机制参与调控AB应激反应及耐药性的产生,本文对此过程进行综述。

鲍曼不动杆菌双组份系统调控AdeABC外排泵表达的研究

鲍曼不动杆菌(Acinetobacter baumannii,AB)是一种革兰阴性菌(Gram negative bacterium),是引发院内感染的主要致病菌之一。AB耐药机制复杂,其中AdeABC外排泵是AB的主要耐药机制之一。双组份系统(two component system, TCS)是AB的信号转导系统,TCS AdeRS和TCS BaeSR可以调控AdeABC外排泵表达,有很大潜力成为AB的抗菌药物靶点。现就TCS对AdeABC外排泵的调控机制及TCS抑制剂的研究进展作一概述。

肺炎链球菌双组份系统中的组氨酸激酶(YycG)的同源模建与分析

对肺炎链球菌双组份系统中的组氨酸激酶YycG进行同源模建,并分析其与底物ADP的相互作用,为寻找特异性的激酶抑制剂提供了理论依据。采用同源模建的方法构建YycG蛋白的三维结构,并用ProCheck、Profile_3D软件对此结构模型的合理性进行验证;用Autodock4.0软件将结构模型与ADP进行自动对接,分析二者之间的相互作用。序列比对结果显示肺炎链球菌YycG蛋白与Thermotoga maritima X-ray晶体结构序列的同一性达33%;YycG模建后的结构与模板能很好的叠合;在活性口袋处的保守的氨基酸残基Asn145、Asn149、Lys152以及口袋内部的疏水残基在结合、水解底物ADP的过程中发挥重要作用。组氨酸激酶YycG的模建合理,该结构模型可作为设计抗菌药的研究起点。

欧美杨细菌性溃疡病菌双组份系统反应调节基因LqRR2的功能研究

由Lonsdalea quercina subsp.populi引起的欧美杨溃疡病于2006年在国内首次发现,不同于其它病原菌造成的杨树溃疡病,该病害对欧美杨速生林的生长造成毁灭性破坏,已造成了严重的经济损失,该病原菌的致病分子机制尚不清楚。双组分系统是细菌重要的信号传递通路,在细菌的生长繁殖、逆境胁迫应答、环境适应以及病原菌致病过程中发挥重要作用。开展双组份系统研究将有助于解析欧美杨细菌性溃疡病菌的致病机制。本研究鉴定了欧美杨细菌性溃疡病菌L.quercina双组份孤儿反应调节基因LqRR2,并对其生物学功能进行了研究。通过同源重组获得了LqRR2基因的缺失突变体△LqRR2。表型测定结果显示,与野生型菌株相比,突变体△LqRR2在半固体培养基上的游动能力显著减弱,对欧美杨‘107杨’枝干的毒性也显著降低。但是,突变体的生长速率、生物膜形成能力以及胞外多糖产量较野生型无显著差别。此外,荧光定量PCR分析结果显示,游动性相关基因flg B、flg C和flg E的表达量在突变体中明显降低。综上所述,双组份调节蛋白编码基因LqRR2是欧美杨细菌性溃疡病菌L.quercina维持病原菌游动性和全毒性所必需的。

双组份系统在鲍曼不动杆菌毒力和耐药中的作用及机制

鲍曼不动杆菌是不动杆菌属中较为多见的一种专性需氧的非发酵革兰阴性菌,也是导致医院内感染的常见病原菌之一。该菌在环境中广泛分布且存活时间较长,可引起呼吸道感染、败血症等。近年来,鲍曼不动杆菌感染持续增多且其耐药性逐渐增强,已成为危重症患者的一大威胁。作者就近年来有关双组份系统在鲍曼不动杆菌毒力及耐药中的作用及机制的研究进展进行综述。

耐辐射异常球菌高温胁迫下双组份系统dtrAB基因的功能分析

分析预测了耐辐射异常球菌(Deinococcus radiodurans)基因组中的一对双组份蛋白DtrA(DR_A0009)和DtrB(DR_A0010)。生物学软件分析结果显示,DtrA含有组氨酸激酶(HisKA_3)结构域和ATP酶(HATPase_c)结构域,且有4个跨膜区;DtrB含有接收结构域和HTH结构域,且有Lux家族的调控蛋白。两者共同构成一个转录单元。分别构建了dtrA和dtrB基因缺失突变株(ΔdtrA和ΔdtrB),发现42℃高温胁迫条件下,2个突变株的生长和生存率明显低于野生型菌株,而正常培养温度(30°C)条件下,突变株和野生型菌株的生长无差异。QRT-PCR分析显示,dtrA或dtrB基因突变导致了热激相关基因发生下调。推测双组份蛋白DtrAB参与了耐辐射异常球菌在高温胁迫下的调控作用。

双组份系统YvcPQ抑制苏云金芽胞杆菌的芽胞形成

【目的】探究双组份系统YvcPQ影响芽胞形成的机制。【方法】利用β-半乳糖苷酶活性实验验证YvcP对芽胞形成抑制因子KapD的调控作用;通过无痕基因敲除并分别比较突变株与出发菌株的芽胞产率,研究YvcPQ及KapD对芽胞形成的影响;应用细菌单杂交实验、EMSA实验和实时荧光定量PCR技术探究转录调控因子AbrB对yvcPQ操纵子的转录调节。【结果】YvcP可以正调控kapD的表达,从而抑制芽胞形成;yvcPQ不能受YvcP的自调控,而是受AbrB转录激活。【结论】调控因子AbrB能够通过正调控yvcPQ操纵子的转录来提高细胞内YvcP的含量,进而增强YvcP对芽胞形成抑制因子编码基因kapD的表达,最终抑制芽胞的形成。

Cupriavidus gilardii CR3全基因组双组份系统鉴定和生物信息学分析

双组份信号传导系统(TCS)是细菌最常见的膜传导系统,在细菌对外界环境胁迫响应机制中发挥着的重要作用。贪铜菌属细菌是典型的重金属抗性细菌,对多种重金属具有抗性。但是,迄今为止,有关贪铜菌的TCS研究尚不多见。本研究基于前期研究结果,运用全基因组生物信息学分析的方法,以Cupriavidus gilardii CR3为模式菌株,鉴定和分析了Cupriavidus gilardii的双组份信号传导系统基因分布及编码蛋白结构特征。结果表明,Cupriavidus gilardii CR3共有96个双组份信号系统基因。其中,有22个组氨酸激酶基因和反应调节因子成对存在组成双组份信号传导系统,12个融合组氨酸激酶,13个孤儿组氨酸激酶和27个孤儿反应调节因子。与已有文献报道的Cupriavidus metallidurans CH34、Cupriavidus necator N-1和Cupriavidus taiwanensis LMG 19424的双组分信号传导系统相比,Cupriavidus gilardii CR3的双组份信号系统较少,而融合组氨酸激酶和孤儿反应调节因子所占比例较大。Cupriavidus gilardii CR3含有特有组氨酸激酶功能域(PDB,MEDS,Kdp D)和反应调节因子功能域(ABC),这与Cupriavidus gilardii CR3的生存环境密切相关。本研究有助于全面了解贪铜菌属细菌双组分信号传导系统的功能机制,挖掘其在生物领域的应用潜力。

A型产气荚膜梭菌KdpD/E双组份系统调节毒素基因表达的研究

目的 明确kdpD基因编码的蛋白结构特点,探究A型产气荚膜梭菌中KdpD/E系统与alpha和cpe毒素基因表达趋势的关联性。方法 用试剂盒法提取A型Cp菌的基因组DNA,PCR扩增kdpD基因并测序,对该基因测序结果进行分析及蛋白结构预测;分别提取A型产气荚膜梭菌培养2-9 h 8个时间段的总RNA,采用电泳和核酸蛋白检测仪,测定各个时间段总RNA的浓度和纯度;将RNA反转录为cDNA,用实时荧光定量PCR检测kdpD、kdpE双组份系统与alpha、cpe毒素编码基因的相对表达量。结果 生物信息学预测KdpD蛋白结构中α-螺旋占76.1%,β-折叠占23.1%,β-转角占0.855%,无规则卷曲占0.427%,无跨膜区;提取总RNA的质量较高,其A_(260)/A_(280)值在1.8~2.1之间;实时荧光定量PCR检测kdpD、kdpE、alpha、cpe基因扩增产物溶解曲线单一,同时kdpD/E基因与alpha和cpe毒素基因表达趋势相似,即随着细菌的生长,信号基因和毒素基因的表达量均增加,且在3 h和4 h增幅明显,并在4 h时表达量最高,随后逐渐降低,其中alpha毒素基因表达量的变化更为明显。结论 产气荚膜梭菌kdpE基因的蛋白结构预测符合其作为应答调节蛋白的结构功能,A型Cp菌中KdpD/E双组份信号系统与alpha和cpe毒素基因的表达存在一定的相关性,alpha毒素作为A型产气荚膜梭菌产生的主要毒素与KdpD/E系统的相关性更显著。

耐辐射奇球菌辐射抗性机制及其双组份系统的研究

耐辐射奇球菌拥有极强的辐射抗性能力并能在多种极端环境下存活。其特有的一些辐射抗性基因在其抗性机制中发挥重要作用。双组份系统是广泛存在于细菌中的一种信号转导系统，它能协助细菌应对外界环境的变化，对维持各种生命活动至关重要。双组份系统作为一种应激响应机制在耐辐射奇球菌中有重要作用。笔者就耐辐射奇球菌的抗性机制及其双组份系统的研究进行综述。

双组份转运系统BrnFE的过表达和表面活性剂的添加对谷氨酸棒杆菌发酵生产L-异亮氨酸的影响

为了提高L-异亮氨酸生产菌株Corynebacterium glutamicum LD320的产酸水平,通过改善其分泌系统,在C.glutamicum LD320中分别过表达突变型和野生型的双组份转运系统BrnFE操纵子,构建了重组菌LD320/p XMJ19-brn FE和LD320/p XMJ19-brnFE1。通过对两株重组菌的L-异亮氨酸生产分析比较,发现突变型比野生型能更有效地提高L-异亮氨酸产量。同时对LD320/p XMJ19-brnFE1进行表面活性剂添加实验,发现Tween-80为最佳选择,其最佳添加量为0.5 g/L,最佳添加时间为对数期的16 h。最后通过7 L发酵罐放大实验,LD320/pXMJ19-brnFE1的L-异亮氨酸产量由18.53 g/L提高到25.45 g/L,比对照组提高了37%。

QseBC双组份调控系统研究进展

QseBC双组份调控系统是一种广泛存在于革兰氏阴性菌内部的双组份调控系统,在调控细菌毒力方面发挥重要作用。作者综述了QseBC双组份调控系统的组成及其在细菌致病性中的研究进展,重点介绍了该调控系统在大肠杆菌、沙门氏菌、放线杆菌、爱德华氏菌和嗜水气单胞菌致病性中的作用。对QseBC双组份调控系统的深入研究,有助于开发以细菌毒力为靶点的新一代抗菌药物,为解决细菌耐药问题提供新思路。

肠出血性大肠杆菌强定殖株中新的双组份系统的鉴定

为了比较7株肠出血性大肠杆菌O157∶H7的定殖能力,采用灌胃感染的方式,将7株肠出血性大肠杆菌分别感染小鼠。对粪便中的细菌以及盲肠内定殖的细菌进行分离、计数,发现牛源菌株C1的定殖能力最强,且定殖维持时间最长。对C1菌株的基因组序列分析得到1对功能未知的双组份调节系统（TCS）,N5512/N5520。PCR检测显示N5512/N5520存在于绝大多数肠出血性大肠杆菌O157∶H7临床分离株（98.5%）,而在其他致病型的大肠杆菌中没有检测到。本研究为大肠杆菌O157∶H7的定殖和致病机制研究奠定了基础。

粪肠球菌牙本质黏附及其影响因素的研究进展

粪肠球菌是难治性根尖周炎(refractory apical periodontitis,RAP)的主要致病菌,该细菌可耐受严苛环境,引发根尖周免疫炎症反应,造成根管内外持续性感染。粪肠球菌黏附于根管牙本质壁形成生物膜,其耐药和抗冲刷能力显著增强,是介导其致病的关键因素。粪肠球菌与牙本质的黏附包括非特异性和特异性黏附,后者由黏附相关毒力因子介导,主要包括肠球菌胶原结合蛋白(adhesin of collagen from enterococci,Ace)、表面蛋白(extracellular surface protein,Esp)、明胶酶(gelatinase,GelE)和丝氨酸蛋白酶(serine prtease,SprE)、菌毛以及聚集物质,且受到多个双组份系统调控。Fsr双组份系统在群体密度增加时可以促进gelE及sprE的表达,GelE进一步减少表面肠球菌胶原结合蛋白Ace,而GrvRS双组份系统则在响应血清环境时直接下调ace的表达。CroRS双组份系统及WalRK双组份系统也可能分别促进和抑制包括ace及gelE在内的多种毒力因子的表达,进而影响粪肠球菌的黏附性。此外,根管机械/化学预备、根管内环境因素等均可对粪肠球菌牙本质黏附产生影响。根管治疗中避免粪肠球菌的引入和使用干扰黏附的药物可以有效预防粪肠球菌的黏附,而多种活化荡洗方法也可以有效增加根管内粪肠球菌的清除率。针对粪肠球菌牙本质黏附关键因子与调控因素为靶点设计合理药物,有望为根管感染控制提供新的思路与手段。本文就粪肠球菌与牙本质的黏附性及其影响因素进行综述。

金黄色葡萄球菌双组份调节系统SaeRS对重要毒力基因的分子调控机制

目的:初步研究金黄色葡萄球菌双组份调节系统Sae RS对重要毒力基因的分子调控机制。方法:PCR扩增双组份调节系统Sae RS的反应调节蛋白Sae R基因,构建重组表达质粒pET28a-sae R,用限制性酶切、PCR和基因测序方法进行鉴定。用IPTG诱导表达重组蛋白His Sae R,用镍离子螯合亲和层析法纯化,用Western blot法鉴定。用实时荧光定量RT-PCR方法检测金黄色葡萄球菌SA75及SA75Δsae RS突变株luk-PV、hla、coa、fnb B、sak、psmβ基因转录水平。凝胶迁移阻滞实验验证纯化蛋白His Sae R对这些毒力基因启动区序列的结合能力。结果:重组表达质粒p ET28a-sae R构建成功;在0.4 mmol/L IPTG,25℃培养12 h的条件下,重组蛋白His Sae R在大肠杆菌中以可溶形式高效表达;与SA75野生株相比,Dsae RS突变株luk-PV、hla、coa、fnb B基因转录水平均明显下降,分别为野生株的19.7%、0.3%、31.6%、3.5%;psmβ基因和sak基因转录水平无变化。反应调节蛋白Sae R能有效结合luk-PV、hla、coa、fnb B及其自身P1启动区序列。结论:金黄色葡萄球菌双组份调节系统Sae RS对luk-PV、hla、coa、fnb B基因表达具有正调控作用,而这种作用可能是通过反应调节蛋白Sae R与这些基因启动区序列直接结合而实现。

野野村放线菌ATCC 39727的双组份信号转导系统的生物信息学分析

双组份信号转导系统是放线菌中重要的全局调控系统之一,参与细胞形态分化、氮磷代谢、次级代谢产物合成和其他生理代谢过程。本文采用生物信息学方法系统分析了Nonomuraea sp.中双组份信号转导系统(two-component signal transduction system,TCS)的分布、系统分类、结构与功能,初步构建了部分TCS调控网络,旨在揭示Nonomuraea sp.中次级代谢产物合成与TCS之间的关系,为提高糖肽抗生素A40926效价和发现新的潜在生物活性物质奠定基础。

鲍曼不动杆菌双组份调控系统研究进展

鲍曼不动杆菌是一种需氧非发酵乳糖的革兰阴性杆菌,为医院环境中广泛存在的条件致病菌之一,可导致医院获得性感染,其粘附力强、抵抗力强、适应环境能力强、耐药率高等特点使它成为威胁人类健康最重要的病原体之一。多重耐药鲍曼不动杆菌、泛耐药鲍曼不动杆菌、全耐药鲍曼不动杆菌的出现为临床治疗带来巨大挑战。双组份调控系统(two componentregulatorysystems,TCSs)在鲍曼不动杆菌的环境感知和适应中发挥着关键作用,使其在不断变化的环境中广泛存在且长期存活。因此,TCSs小分子抑制剂或可成为抗微生物感染的新靶点。

水产品腐败希瓦氏菌双组分信号转导系统的全基因组鉴定与分析

腐败希瓦氏菌是水产品中的一种特定腐败菌,具有较强的低温适应性和致腐性。双组分信号转导系统(TCSs)是细菌中重要的调控系统之一,在细菌对复杂环境的感知和响应中起重要的作用。为探究TCSs在腐败希瓦氏菌中的分布及功能,本文采用全基因组鉴定、多序列比对、系统进化树分析、蛋白结构预测以及互作蛋白分析等多种生物信息学方法,系统分析水产品腐败希瓦氏菌中TCSs的分布、分类、结构与功能。结果表明:水产品腐败希瓦氏菌WS13菌株中存在31个组氨酸激酶(HKs)、36个反应调节蛋白(RRs)、3个成对TCSs、3个融合HKs。HKs共有16种结构域组成形式,其中15种均含有HATPase_c激酶催化结构域。RRs具有10种结构域组成,均含有REC结构域。多序列比对和进化分析表明:不同结构域的HKs和RRs具有不同的进化关系,可能存在功能的多样性。3对TCSs和3个融合HKs的生物学功能主要参与响应信号刺激,调控细胞内的各种代谢过程以及物质的运输等。3个融合HKs均与三甲胺生成相关。研究结果为进一步探究TCSs在水产品腐败希瓦氏菌中的功能提供理论参考。

禽致病性大肠埃希氏菌生物被膜形成的调控机制研究进展

禽致病性大肠埃希氏菌能够引起禽类感染性细菌病,给禽类养殖业造成了重大的经济损失,并严重限制了禽类养殖业的健康发展。为了了解禽致病性大肠埃希氏菌的感染机制,论文简述了生物被膜的形成过程及其危害。细菌生物被膜的形成不但增强细菌对抗菌药物的耐药性,而且导致宿主持续和反复性感染,同时还很难被预防、控制和清除。论文还分析了普遍存在于各类细菌中的重要调控系统——群体感应、双组份系统和第二信使的信号转导途径及其调控机制,并阐述了群体感应、双组份系统和第二信使以及两系统间的互作网络对细菌生物被膜的影响。因此,了解多系统共同调控生物被膜形成的分子机制或许可以作为破坏生物被膜形成的新策略,从而为控制由生物被膜引起的感染和抗菌药物耐药性提供研究方向。