牙龈卟啉单胞菌合成环二腺苷酸的高效液相色谱-串联质谱法定性分析

目的定性检测牙龈卟啉单胞菌(P.gingivalis)是否能产生细菌信号分子环二腺苷酸(c-di-AMP),为探索其在P.gingivalis生命代谢以及牙周炎免疫中的作用奠定基础。方法以P.gingivalis标准菌株ATCC33277为实验菌株,抽提细菌内核酸物质作为样品,配置c-di-AMP标准品,通过高效液相色谱-串联质谱法(HPLC-MS/MS)和高效液相色谱法(HPLC)对样品进行验证。结果 HPLC-MS/MS检出限按照信噪比(S/N)3∶1计算,c-di-AMP标准品出峰的保留时间为7.49 min,P.gingivalis提取物样品在保留时间为8.82 min时有目标峰出现(大于3 S/N)。HPLC检测结果表明,P.gingivalis核酸提取物样品及c-di-AMP标准品均在15.7 min处出现目标峰,且二者的紫外吸收光谱相同。结论牙龈卟啉单胞菌核酸提取物中含有c-di-AMP,牙龈卟啉单胞菌可以合成产生c-di-AMP。

环二腺苷酸(c-di-AMP)--细菌的一种新型第二信使

环二腺苷酸(cyclic diadenosine monophosphate,c-di-AMP)是在细菌中新发现的一种第二信使分子,其参与调节多种生理功能,包括细菌的生长、细胞壁的代谢平衡以及细菌的致病力等。c-di-AMP除了在细菌中发挥作用外,它还可作为第二信使分子被真核宿主识别,激活先天性免疫应答。细菌细胞内c-di-AMP的代谢受二腺苷酸环化酶(diadenylate cyclase,DAC)和磷酸二酯酶(phosphodiesterase,PDE)的调控。本文综述了c-di-AMP的代谢途径、调控机制、受体蛋白、生物学功能以及未来的研究方向和应用前景。

乳酸菌第二信使分子c-di-AMP研究进展

微生物依赖信号识别和信号传递来感知并响应外界环境变化。c-di-AMP作为第二信使分子在信号传导过程中发挥着关键作用,其通过酶、转录调控因子和核糖开关等受体靶标来调控细胞生长、生物膜形成、K^(+)稳态、DNA完整性、细胞壁合成和脂肪酸合成等与生理功能相关的基因和蛋白的表达。尽管对于c-di-AMP代谢调控在枯草芽孢杆菌、单增李斯特氏菌和金黄色葡萄球菌等细菌中的研究较为深入,但对其在乳酸菌中的研究却相对较少。基于此,文章重点关注乳酸菌中cdi-AMP的代谢及其在K^(+)稳态和抑制甘氨酸甜菜碱转运中的信号传导作用;同时,通过总结现有研究中的乳酸菌c-di-AMP代谢调控,深化对乳酸菌第二信使分子信号调控的认知。

植物乳杆菌环二腺苷酸合成酶的克隆表达与活性分析

【背景】环二腺苷酸(Cyclic Diadenosine Monophosphate,c-di-AMP)是一种主要存在于革兰氏阳性菌中的重要的第二信使分子,其参与细菌的生长、生存、抗逆性等多种生理活动,但目前关于乳酸菌中c-di-AMP的研究甚少。【目的】从植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)中克隆得到c-di-AMP合成酶基因,在大肠杆菌中进行可溶性表达并研究其体外活性。【方法】使用高效液相色谱以及质谱分析对植物乳杆菌-YRA7细胞内容物中的c-di-AMP进行检测;以植物乳杆菌-YRA7基因组DNA为模板,克隆c-di-AMP合成酶基因(lpDacA),构建重组表达载体pET-28a-lpDacA并在大肠杆菌BL21(DE3)中诱导表达,通过Ni-NTA亲和层析纯化后进行体外活性研究。【结果】在植物乳杆菌中检测到c-di-AMP分子;成功构建了c-di-AMP合成酶基因的重组表达质粒,该重组蛋白在大肠杆菌中得到可溶性表达;体外活性分析显示,该重组蛋白可以催化ATP生成c-di-AMP,其活性依赖于二价阳离子的存在,在Mg2+存在以及碱性环境下活性较强;RHR是合成酶活性的关键基序,是环二腺苷酸合成酶与ATP的结合位点。【结论】植物乳杆菌c-di-AMP合成酶的克隆表达及活性分析为进一步研究c-di-AMP在植物乳杆菌中的作用奠定了基础。

c-di-AMP——细菌中第二信使的研究进展

环二腺苷酸(cyclic diadenylate monophosphate,c-di-AMP)是新发现的在细菌中广泛存在的一类重要的第二信使。c-di-AMP不仅与细菌的生长、细胞壁的代谢平衡、生物被膜的形成等密切相关,还在真核宿主细胞抗感染的固有免疫中发挥重要作用。主要从c-di-AMP的合成酶与降解酶、c-di-AMP在病原菌中的结合蛋白以及c-di-AMP与宿主细胞互作过程中的相关受体蛋白等几方面进行综述。

第二信使分子调控细菌胞外多糖生物合成研究进展

细菌胞外多糖是细菌在生长代谢过程中分泌到周围环境中的高分子聚合物,能够增强细菌对氧化应激、干燥及宿主防御因子的抵抗力,赋予细菌额外的生存优势。细菌胞外多糖作为乳化剂、胶凝剂、增稠剂、保水剂、保鲜剂和稳定剂,广泛应用于食品、化工、制药、化妆品和石油等行业。环二鸟苷酸(c-di-GMP)和环二腺苷酸(c-di-AMP)是2种新发现的第二信使分子,介导细菌脂肪酸代谢、钾离子稳态、生物膜形成和胞外多糖生物合成等多种生理功能的信号转导。本文综述c-diGMP和c-di-AMP信使分子的代谢及其介导的细菌胞外多糖生物合成分子机制,以期为第二信使分子介导的信号网络调控研究提供借鉴。

猪链球菌2型c-di-AMP水解蛋白基因gdpP的表达与活性分析

为研究猪链球菌2型(Streptococcus suis serotype 2,SS2)环二腺苷酸(c-di-AMP)水解蛋白GdpP的生化特性,根据已公布的SS2中国强致病株98HAH33全基因组中的gdpP序列信息设计引物,以SS2强致病株HA9801基因组为模板,通过PCR方法克隆获得了SS2的c-di-AMP水解蛋白基因gdpP完整序列,其阅读框由1 965个核苷酸组成,编码654个氨基酸。应用大肠杆菌重组表达系统,表达、纯化了GdpP,进而分析了其体外生物活性,结果显示纯化的重组蛋白可以在体外水解c-di-AMP形成pApA。其水解酶活性在碱性环境条件下(pH 8.0)相对较强,而在酸性环境下(pH 6.0,6.5)未检测到活性;同时,水解酶活性还依赖于二价金属离子Mg2+、Mn2+以及Co2+的存在,且在Mn2+存在的条件下相对活性最强,而在Ca2+、Fe2+和Cu2+存在的条件下则均未表现出活性。上述结果为进一步深入研究c-di-AMP在猪链球菌2型中发挥的生物学功能奠定了基础。

细菌c-di-AMP检测方法的研究进展

环二腺苷酸(cyclic diadenylate monophosphate,c-di-AMP)是一种广泛存在于细菌中的重要核苷酸第二信使分子,在病原体细菌,尤其是许多革兰阴性细菌中发挥着重要作用。研究表明,c-di-AMP在细菌生长、耐药性、抗应激、侵袭力和生物膜形成等方面担当不可取代的角色,同时参与激活和调节宿主的免疫反应。有关c-di-AMP的研究逐渐深入并成为微生物研究领域的热点,微生物主要通过改变其胞内外c-di-AMP的含量来调节细菌生理功能及宿主细胞免疫反应,因此对于胞内外c-di-AMP的定量研究也得到了研究者的重视。目前针对c-di-AMP的定量检测已有多种技术方法被报道,包括经常使用的HPLC/MS检测、ELISA检测,以及利用甲氧檗因的荧光检测、荧光生物传感器的c-di-AMP活细胞成像等。每种方法的检测原理、适用范围及优缺点各不相同。对现有检测方法的总结有助于对新检测手段的探索,进一步提升对c-di-AMP功能的认知。为了广泛研究c-di-AMP介导的信号通路及其生物学作用,就目前细菌c-di-AMP的检测方法的研究进展作一综述。

结核分枝杆菌EsxV亚单位疫苗黏膜免疫诱导的免疫应答

目的研究结核分枝杆菌抗原Rv3619c(EsxV)黏膜免疫小鼠诱导的免疫应答水平。方法PCR法扩增esxV基因克隆入原核表达载体pET28a(+),获得的重组E.coli诱导表达目的蛋白,SDS-PAGE电泳和Western Blot鉴定蛋白的表达,亲和层析法纯化EsxV蛋白。以EsxV和/或联合环二腺苷酸(c-di-AMP)经鼻黏膜免疫BALB/c小鼠,ELISA法检测小鼠特异性抗体水平及亚类,MTS法检测脾细胞增殖,qRT-PCR检测脾和肺脏细胞因子表达水平,ELISA法检测脾细胞因子分泌水平。结果成功构建EsxV的原核表达载体pET28a(+)-esxV并诱导表达目的蛋白,亲和层析法获得了纯化的重组EsxV蛋白。EsxV经黏膜免疫可诱导显著的体液免疫应答,但诱导的细胞免疫应答水平不高。EsxV与c-di-AMP经黏膜接种可诱导特异性IgG水平增加,EsxV蛋白特异的脾细胞增殖,脾和肺细胞的IFN-γ转录增加。c-di-AMP显著提高EsxV特异的IFN-γ、IL-2、IL-10和IL-17细胞因子分泌,而不诱导炎症因子TNF-α和IL-6表达。结论EsxV与c-di-AMP佐剂构建的亚单位疫苗可诱导特异性体液和细胞免疫应答,可进一步用于新型结核病亚单位疫苗的研制。

抗原85B-6kDa早期分泌靶抗原(Ag85B-ESAT-6)亚单位疫苗黏膜免疫对结核分枝杆菌的免疫应答

目的评价抗原85B-6kDa早期分泌靶抗原融合蛋白(AE)亚单位疫苗经黏膜免疫小鼠诱导的免疫应答及其对结核分枝杆菌(MTB)感染的保护力。方法分别用AE、AE联合环二腺苷酸(c-di-AMP)亚单位疫苗经鼻黏膜免疫小鼠,ELISA检测抗体水平以及1型辅助T(Th1)细胞的细胞因子γ干扰素(IFN-γ)、白细胞介素2(IL-2)和Th2细胞的IL-10分泌水平,实时荧光定量PCR检测IFN-γ、IL-2、IL-10和肿瘤坏死因子α(TNF-α)的mRNA水平。MTB静脉感染免疫小鼠,ELISA检测感染小鼠血清抗体及脾细胞细胞因子分泌水平,HE染色分析肺病理改变,平板法计数菌落形成单位(CFU)检测脾和肺荷菌数。结果AE和AE联合c-di-AMP经鼻黏膜免疫可诱导小鼠产生高水平的特异性抗体,促进脾细胞增殖、脾和肺脏Th1/Th2型细胞因子和TNF-α转录增加、脾Th1/Th2型细胞因子分泌增加。小鼠MTB感染后,与对照组相比,AE和AE联合c-di-AMP免疫小鼠特异性抗体水平仍升高,Th1/Th2型细胞免疫应答增强,肺组织呈炎症反应,肺、脾荷菌数显著降低,且AE联合c-di-AMP免疫小鼠肺、脾荷菌数进一步降低。结论AE亚单位疫苗经黏膜接种可诱导小鼠产生体液与细胞免疫应答,并提供对MTB感染的保护力;c-di-AMP为佐剂可在一定程度上提高AE的免疫原性。

结核分枝杆菌EsxV脂质体纳米颗粒亚单位疫苗的制备及免疫学特性

本研究旨在制备脂质体纳米颗粒(lipid nanoparticles,LNP)为载体的结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis,Mtb)抗原EsxV亚单位疫苗,明确该疫苗经黏膜免疫诱导的免疫应答水平。采用薄膜分散法制备包裹蛋白EsxV和c-di-AMP的LNP(EsxV:C:L),并对其包封率、LNP形态、粒径、表位电荷及多相分散指数进行了检测。EsxV:C:L滴鼻免疫BALB/c小鼠,检测免疫后血清和黏膜抗体、肺或脾细胞因子转录及分泌水平、肺T细胞亚群细胞比例。结果成功获得大小均一、呈球状、带负电的EsxV:C:L LNP亚单位疫苗。与EsxV:C相比,EsxV:C:L鼻黏膜接种可诱导小鼠呼吸道黏膜sIgA水平增加,脾细胞因子IL-2分泌水平升高,提高中央记忆T细和组织驻留T细胞的比例。综上,EsxV:C:L经黏膜免疫,可诱导更强的黏膜免疫和记忆性T细胞免疫应答,可能提供更好的抗Mtb感染的保护作用。

基于Aerolysin纳米孔道对单个c-di-AMP分子的检测研究

环二腺苷酸(c-di-AMP)是原核细胞中普遍存在的第二信使,不仅能够有效调控细胞生长、离子转运、细胞壁代谢平衡等多种生理过程,还能引发I型干扰素应答,激发机体天然免疫反应.本实验使用单个气单胞菌溶素(Aerolysin)纳米孔道蛋白构建的单分子界面,对c-di-AMP进行单分子测量研究.为提高Aerolysin纳米孔对带负电小分子化合物的测量灵敏度,本实验利用LiCl为支持电解质,有效屏蔽Aerolysin孔口表面负电荷,减小c-di-AMP与Aerolysin纳米孔之间的静电排斥,从而显著增强了Aerolysin纳米孔道对单个c-di-AMP分子的检测能力.实验结果显示,在90mV电压下,每分钟在LiCl中获得的有效穿孔事件的数量最高可达同条件KCl支持电解质的30倍,且有效穿孔事件占总体事件的比例在不同电压下提升了7~11倍.进一步表明,使用LiCl支持电解质,可有效增强Aerolysin孔道对带负电小分子化合物的测量灵敏度.因此,本研究实现了Aerolysin纳米孔道对单个环二核苷酸的高灵敏免标记检测,有望为单分子水平上阐明新型免疫干扰机制提供新的分析方法.

c-di-AMP在细菌感染与免疫中的作用

环二腺苷酸(Cyclic diadenosine monophosphate,c-di-AMP)是细菌中广泛存在的第二信号分子。c-di-AMP在细菌中的代谢受二腺苷酸环化酶(Diadenylatecyclase, DAC)和磷酸二酯酶(Phosphodiesterase,PDE)的精密调控。c-di-AMP不仅调节细菌生长、细胞壁稳态、离子转运等多种生理过程,而且能够被真核宿主胞内多种感应子/受体蛋白识别,从而调控抗感染免疫。细菌c-di-AMP参与调控宿主I型干扰素应答、NF-κB信号通路活性、自噬以及炎症小体应答等固有免疫应答。此外,c-di-AMP作为黏膜佐剂可诱导宿主适应性免疫。c-di-AMP被认为是一种新发现的病原体相关的分子模式(Pathogen associated molecular pattern,PAMP),已成为细菌疫苗和药物研究中的新靶点。