一株盐单胞菌属(Halomonas)细菌趋化因子受体基因挖掘及相关蛋白序列分析

为了解一株长牡蛎(Crassostrea gigas)致病性盐单胞菌(Halomonas sp.)7T的趋化性,采用毛细管法研究其趋化行为,并基于全基因组数据,利用KEGG Pathway分析其趋化信号通路,通过与同源物种比对分析趋化因子受体种类,进一步挖掘甲基受体趋化蛋白(methyl-accepting chemotaxis proteins,MCPs)序列,再结合MeMe数据库和TMHMM分析MCPs结构。结果表明:Halomonas sp.7T具备趋化行为,其全基因组含有完整趋化信号通路,共有22个基因编码MCPs,涵盖5种常见趋化因子受体;22个MCPs均含有信号转导结构域,其中,19个含有跨膜结构域,3个不含跨膜结构域;基于信号转导结构域内七肽单位保守序列和存在的对称插入缺失对这22个MCPs进行分类,发现17个为36H型,1个为40H型,其余4个与已知分类均不匹配;跨膜结构分布特征和疏水性分析发现,这22个MCPs中有20个符合拓扑结构,其中ClassⅠ型、ClassⅡ型、ClassⅢ型、ClassⅣ型分别为10、4、3、3个,另有2个MCPs不符合拓扑结构。研究表明,长牡蛎致病性盐单胞菌7T具备趋化性,其基因组存在完整趋化信号通路,有22个基因编码MCPs,这些MCPs具有独特的结构,可能参与介导与细菌生存和环境胁迫响应相关的趋化行为。

阿拉伯海假交替单胞菌N1230-9两个甲基受体趋化蛋白的功能鉴定

【目的】作为海洋中的特有及优势种群,假交替单胞菌(Pseudoalteromonas)普遍拥有多个甲基受体趋化蛋白(methyl-accepting chemotaxis protein,MCP),探究这些趋化受体的功能。【方法】以太平洋表层海水来源的一株阿拉伯海假交替单胞菌(Pseudoalteromonas arabiensis)N1230-9为研究对象,利用软琼脂平板法测试该菌株对23种碳源的趋化能力,继而利用同源重组策略构建2个含sCache结构域MCP编码基因(woc28264和woc27036)缺失突变体,并分析突变体对10种碳源的趋化能力。【结果】菌株N1230-9对海藻糖、麦芽糖、蔗糖、N-乙酰氨基葡萄糖、L-苹果酸、乙酸钠、丙酸钠、丙酮酸钠、柠檬酸和琥珀酸10种碳源具有趋化能力。WOC28264是L-苹果酸和蔗糖的特异性趋化受体,WOC27036则是柠檬酸和琥珀酸的特异性趋化受体。此外,WOC28264和WOC27036还均是N-乙酰氨基葡萄糖和海藻糖的趋化受体。【结论】WOC28264和WOC27036存在重叠的碳源效应物。

AI-2通过甲基化趋化受体McpU调控恶臭假单胞菌KT2440的趋化运动及生物膜形成

【背景】广泛存在于革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌中的自诱导物autoinducer-2(AI-2)能够介导细菌种内和种间通讯,并调节细菌的多种生理过程。然而恶臭假单胞菌KT2440能否感知AI-2信号还未见报道。【目的】挖掘介导恶臭假单胞菌KT2440对AI-2趋化反应的趋化受体,检测AI-2信号通过趋化受体对恶臭假单胞菌KT2440生物膜形成的调控作用。【方法】本研究首先检测恶臭假单胞菌KT2440对AI-2信号的趋化反应,随后表达纯化了与铜绿假单胞菌AI-2受体高度同源的甲基化趋化受体McpU的配体结合结构域(ligand-binding domain,LBD),利用哈维氏弧菌的生物发光实验和等温滴定量热法(ITC)分析McpU-LBD与AI-2的相互作用;软琼脂平板法和毛细管定量分析法分析KT2440及mcpU敲除菌株(ΔmcpU)对AI-2的趋化反应;结晶紫染色法检测AI-2对KT2440及ΔmcpU生物膜形成能力的影响。【结果】软琼脂平板法和毛细管定量分析发现KT2440对AI-2信号表现出明显的正趋向性。哈维氏弧菌的生物发光实验和ITC分析发现AI-2与McpU-LBD具有高亲和力相互作用。进一步研究发现KT2440对AI-2的趋化反应是通过McpU介导的。生物膜测定结果显示,AI-2能通过其受体McpU显著增强KT2440的生物膜形成能力(P<0.05)。【结论】以上结果表明,甲基化趋化受体McpU介导了恶臭假单胞菌KT2440对AI-2的趋化作用,并且AI-2通过作用于该受体显著提高恶臭假单胞菌KT2440的生物膜形成能力。

根癌农杆菌化学受体MCP_(1912)调节趋化响应功能的鉴定

【目的】本研究以根癌农杆菌C58为材料,鉴定其甲基趋化受体蛋白(methyl-accepting chemotaxis protein,MCP)MCP_(1912)能够识别的配体,并研究该蛋白在调控根癌农杆菌趋化响应中的具体功能。【方法】通过异源表达MCP_(1912)的配体结合结构域(ligand binding domain,LBD),获得带有His标签的LBD蛋白(LBD_(1912))。利用基于荧光的热位移测定法(fluorescence-based thermal shift assay,TSA)筛选出LBD_(1912)的潜在配体;通过等温滴定量热(isothermal titration calorimetry,ITC),进一步确定筛选出的潜在配体,并测定LBD_(1912)与配体结合之后的解离平衡常数K_(D)。利用基于同源重组的精准DNA片段删除方法,敲除根癌农杆菌C58中编码MCP_(1912)的基因atu1912,获得MCP_(1912)缺失突变体(ΔMCP_(1912));以质粒回补的方法,获得ΔMCP_(1912)回补株(ΔMCP_(1912)C)。利用毛细管趋化测定法,测定根癌农杆菌及其突变体对筛选出来的MCP_(1912)潜在配体的趋化响应,并最终确定MCP_(1912)在调控根癌农杆菌C58趋化响应中的具体功能。【结果】通过TSA,筛选出5种能引起LBD_(1912)的熔解温度(Tm)变化大于2℃的潜在配体(大于2℃意味着可能结合),这5种潜在配体是丙酮酸、L-乳酸、丙酸、乙酸和乙醇酸。ITC实验进一步确定,只有丙酮酸和丙酸能与LBD_(1912)特异性结合。丙酮酸与LBD_(1912)的结合是放热过程,KD为(17.0±0.9)μmol/L,而丙酸与LBD_(1912)的结合是吸热过程,K_(D)为(31.5±5.4)μmol/L。毛细管趋化试验证实,根癌农杆菌C58能够被丙酮酸吸引和躲避丙酸,MCP_(1912)的缺失,完全消除了根癌农杆菌对这两种物质的趋化响应,MCP_(1912)的回补能够恢复其对这两种物质的趋化响应。【结论】化学受体MCP_(1912)识别的配体是丙酸和丙酮酸,MCP_(1912)介导C58对于丙酮酸的吸引趋化响应以及躲避丙酸的趋化响应。