中慢生型华癸根瘤菌Mesorhizobium huakuii AS9自体诱导物合成酶基因的筛选及其功能分析

细菌在高细胞密度下通过产生一类化学信号分子(autoinducer,自体诱导物)感知细胞群体密度变化,从而对基因表达进行调控,这一现象被称为群体感应(quorum sensing)。以中慢生型华癸根瘤菌Mesorhizobium huakuii AS9为出发菌株,利用转座子随机突变的方法获得了自体诱导物缺失突变株YQ1,并克隆得到了其自体诱导物合成酶基因,命名为mrhI;构建PmrhI-lacZ转录融合表达质粒pYQ1,通过同源重组的方法得到在华癸根瘤菌中mrhI-lacZ融合表达而且mrhI基因突变菌株YQ3。突变株YQ3的培养液上清不含有自体诱导物分子,通过lacZ报告基因的表达发现mrhI的表达受自体诱导物的调控,说明mrhI基因是M.huakuii AS9的群体感应体系中的自体诱导物合成酶基因。

中华根瘤菌自体诱导物合成酶基因的筛选及其在大肠杆菌中的表达

通过携带有mariner转座子的质粒pJZ290随机插入诱变中华根瘤菌(Sinorhizobium meliloti)建立突变子文库,并从中筛选到自体诱导物(autoinducer,AI)部分缺失突变株YW1。Arbitrary PCR扩增、DNA测序得到YW1基因组DNA中mariner转座子两端侧翼序列,经DNA序列拼接在GenBank上进行同源性分析后获得一个621bp的完整的开放阅读框(ORF),该ORF编码的酶具有206个氨基酸,与草木樨中华根瘤菌(Sinorhizobium medicae)WSM419的LuxI类自体诱导物合成酶(autoinducer synthase)TraI的同源性高达99%。因此,也将该基因命名为traⅠ。将该基因克隆到广宿主范围表达载体pYC12并在大肠杆菌Escherichia coli DH5α中成功表达,C18反相薄层层析(TLC)在阳性重组子培养上清中检测到四种自体诱导物分子,其中的两种正是AI缺失突变株YW1所缺失的AI,这些结果表明该traⅠ基因在苜蓿中华根瘤菌负责合成两种自体诱导物分子,为进一步研究其群体感应系统奠定了理论基础。

中华根瘤菌Sinorhizobium sp.1128自体诱导物合成酶基因的克隆及对生理功能的影响

【目的】从中华根瘤菌Sinorhizobium sp.1128中克隆自体诱导物合成酶基因,从而研究该基因在Sinorhizobium sp.1128群体感应系统中的作用。【方法】利用基因序列同源性比对以及分子克隆的方法,从中华根瘤菌Sinorhizobium sp.1128中克隆自体诱导物合成酶基因;利用大肠杆菌异源表达、C18反相薄层层析(TLC)的方法研究该基因的特性;通过中间片段融合的方法缺失该基因,并通过结瘤实验研究该基因对Sinorhizobium sp.1128生理功能的影响。【结果】以草木樨中华根瘤菌Sinorhizobium medicae WSM419自体诱导物合成酶基因Smed_1560序列设计引物,通过PCR扩增在Sinorhizobium sp.1128中寻找到一新的自体诱导物合成基因,命名为traI2。该基因在大肠杆菌Escherichia coli DH5α中表达后能产生两种自体诱导物分子。在Sinorhizobium sp.1128中将该基因缺失,自体诱导物活性下降;回复突变后,自体诱导物活性得到恢复,结瘤实验结果表明该基因能影响根瘤菌的结瘤效率。【结论】中华根瘤菌Sinorhizobium sp.1128群体感应系统是一个复杂的交互系统,它对结瘤的生理功能具有一定的影响。

百脉根根瘤菌群体感应相关基因的克隆与表达

在实验室的纯培养条件下,检测不到百脉根根瘤菌自体诱导物的产生,但是通过基因序列同源性比对分析发现,百脉根根瘤菌基因组中至少含有4种自体诱导物合成酶基因;将其中一个自体诱导物合成酶基因ml4543克隆到大肠杆菌表达载体pET30a,构建得到能异源表达该基因的大肠杆菌重组菌株;对该大肠杆菌重组菌株进行自体诱导物检测发现,该合成酶基因在大肠杆菌中能合成至少3种自体诱导物因子。

luxS/AI-2密度感应对缓症链球菌生物膜致病力的影响

目的了解luxS基因敲除,自体诱导物-2(AI-2)密度感应信号缺失对缓症链球菌生物膜致病力表型的影响。方法常规细菌培养、药敏试验、形态学与生化反应鉴定,16S核糖体DNA(rDNA)序列同源性分析,获得耐药性缓症链球菌临床分离株。同源重组法敲除luxS基因,构建突变株。哈氏弧菌BB170菌株生物发光实验检测AI-2信号;定量分析临床分离株与突变株生物膜形成量与抗菌药敏感性的差异;荧光黄染液、18909荧光增白染液、L7012死/活菌染液染色,激光共聚焦显微镜扫描,了解生物膜结构、胞外多糖、死/活菌分布差异;临床分离株上清液、4,5-二羟基-2,3-戊二酮(DPD)补偿生长实验确认突变株表型改变的原因。实验数据行KolmogorovSmirno非参数检验。结果 luxS基因突变株与临床分离株生物膜形成量存在显著性差异(P<0.001);氨苄西林、环丙沙星、四环素干预条件下,突变株生物膜形成量显著降低。上清液、DPD补偿后,突变株生物膜形成能力和结构可以恢复。突变株生物膜结构变疏松,对氨苄西林、环丙沙星、四环素的敏感性增加。结论 luxS/AI-2密度感应信号缺失,导致耐药性缓症链球菌生物膜形成量下降,抗菌药敏感性增加,致病力表型发生改变。

细菌中的群体感应

群体感应 (quorumsensing)是细菌根据细胞密度变化进行基因表达调控的一种生理行为。具有群体感应的细菌能产生并释放一种被称为自体诱导物 (autoinducer)的信号分子 ,它随着细胞密度增加而同步增加。当自体诱导物积累到一定浓度时会改变细菌特定基因的表达。革兰氏阳性及阴性细菌通过群体感应与周围环境进行信息交流 ,从而改变细菌的一系列生理活性 ,这些细菌的生理特性包括共生、细菌毒性、竞争、接合、抗生素的产生、运动性、孢子及生物膜的形成。这种信号传递方式可能对低等的细胞进一步进化 ,并形成高等的生物体有重要作用。

环境胁迫对屎肠球菌8-3 LuxS/AI-2群体感应系统的影响

以酸马奶酒中分离出的1株高产信号分子AI-2(Autoinducer-2)的屎肠球菌(Enterococcus faecium)8-3为研究对象,通过改变菌株生长环境(p H值、温度、渗透压、营养条件)探究对菌株Lux S/AI-2群体感应系统的影响。采用生物学方法和实时荧光定量聚合酶链式反应法检测信号分子AI-2产量及相关基因lux S和pfs表达量的变化。结果表明:轻度酸性胁迫会诱导E.faecium 8-3信号分子AI-2的产生,碱性条件下菌体生长旺盛,菌体密度主要介导信号分子AI-2产生;在渗透压和低温胁迫时,E.faecium 8-3菌体密度和信号分子AI-2的产生同时受到抑制,菌体密度调控信号分子AI-2的产生;低6-82营养胁迫可以诱导E.faecium 8-3产信号分子AI-2。不同环境胁迫下E.faecium8-3的lux S和pfs基因表达均有不同程度的变化,说明Lux S/AI-2群体感应系统参与菌株的抗逆过程。