ArlRS双组分系统对金黄色葡萄球菌Ebh蛋白调控作用的研究进展

金黄色葡萄球菌是医院和社区获得性感染的主要原因,其能表达多种细胞壁相关和细胞外毒力因子,因此可引起多种感染性疾病。Ebh蛋白参与金黄色葡萄球菌的黏附、聚集以及生物被膜形成等,这些功能与其强烈的致病性密切相关。金黄色葡萄球菌的致病机制是由不同的双组分信号转导系统和转录调节因子协同控制,其中,ArlRS是黏附、生物膜形成和毒力所必需的关键双组分调节系统(two-component system,TCS)。同时,ArlRS又通过全局调节因子MgrA调控Ebh蛋白,从而影响金黄色葡萄球菌在人类感染性疾病中的作用。本文对其调控机制作一综述。

基于细菌双组分系统的生物传感器的研究进展

细菌双组分系统能够感知和响应细胞内外的物理、化学和生物刺激,通过耦合传感和调节机制从而引起一系列的细胞反应,是一个普遍存在的信号转导通路家族。当前越来越多的合成生物学家已开始利用双组分系统的特异属性来工程化设计微生物传感系统,并应用于光遗传学、材料科学、肠道微生物组工程、生物炼制和土壤改良等领域。本综述重点介绍了开发基于双组分系统的生物传感器的最新研究进展以及在各个领域中的潜在应用。同时探讨了如何运用新的工程方法提高双组分系统传感器性能的可靠性,包括遗传重构、DNA结合结构域交换、检测阈值调节和磷酸化串扰隔离,以及如何根据特定应用的要求定制双组分系统信号特性。在未来,研究者可以将这些方法与大规模的基因合成、高通量筛选相结合,以加速和帮助发现更多未确定特征输入的双组分系统,并开发新的对广泛的刺激做出反应的基因编码生物传感器,拓展双组分生物传感器在不同领域的应用。

金黄色葡萄球菌群体感应、双组分系统与第二信使的调控互作研究进展

金黄色葡萄球菌(简称金葡菌)是一种广泛存在且常见的食源性微生物,可引发食物中毒以及多种感染,是影响人类健康的重要病原菌。在金葡菌中存在多种复杂的调控机制如群体感应(quorum sensing,QS)与双组分系统(two-component systems,TCSs)以及第二信使。本文首先描述金黄色葡萄球菌中几种QS系统的特征及其对生物被膜形成能力、致病性和耐药性的影响;然后,总结各种TCSs在金黄色葡萄球菌中的作用,以及QS和TCSs之间的不同相互作用,还讨论第二信使的功能,包括它们分别与QS和TCSs的相互作用;最后,提出寻求QS和TCSs新型控制策略的前景,包括设计干扰QS和TCSs信号传导的药物,开发QS信号抑制剂,探索天然产物中的活性成分,以及使用纳米技术制备靶向性更强的药物。此外,本文还强调两个重要的未来研究方向:加强生物被膜控制和深入研究细菌耐药机制。

CpxRA双组分系统对小肠结肠炎耶尔森菌环境耐受性和抗生素耐药性的影响

目的探究CpxRA双组分系统对小肠结肠炎耶尔森菌环境耐受性和抗生素耐药性的影响。方法本研究选用Cat-SacB无标记基因敲除系统,利用同源重组双交换原理,构建了基因敲除菌株ΔcpxA和ΔcpxR,以及相应的回补菌株ΔcpxA-cpxA和ΔcpxR-cpxR,然后分别测定了野生型、突变型和回补型在酸性、碱性、高氧和高渗环境中的存活率,以及红霉素、罗红霉素、卡那霉素、链霉素的最小抑菌浓度值。结果cpxA和cpxR基因的缺失使小肠结肠炎耶尔森菌的在酸性环境下的存活率由55.1%分别降为45.9%和42.8%;使该菌在碱性环境下的存活率由43.4%分别降为38.9%和37.2%;在高渗环境下的存活率由44.1%分别降为36.3%和33.7%;在高氧环境下的存活率由20.8%分别降为15.1%和15.8%。cpxA基因的缺失增强了该菌对于氨基糖苷类抗生素:卡那霉素、链霉素的耐药性,而cpxR基因的缺失减弱了该菌对于大环内酯类抗生素:红霉素、罗红霉素的耐药性。结论CpxRA双组分系统参与调控小肠结肠炎耶尔森菌在不良环境中的存活能力以及抗生素耐药性。

结核分枝杆菌双组分系统PhoP蛋白的免疫学特性

目的探究结核分枝杆菌双组分系统PhoP蛋白的免疫学特性。方法采用生物信息学方法预测PhoP蛋白的B细胞和T细胞表位。将Mtb H37Rv phoP基因克隆到pET-28a(+)原核表达载体上,并将重组质粒转化到E.coli BL21菌株中,经IPTG诱导表达及亲和层析法纯化获得PhoP重组蛋白。用ELISA分析Mtb感染小鼠和TB患者血清中PhoP特异性抗体水平。PhoP重组蛋白经肌肉注射途径免疫小鼠,分离小鼠多抗血清,用ELISA和Western blot分别检测抗体效价和抗体特异性。分离小鼠脾细胞,用ELISpot和ELISA法分别检测分泌IFN-γ细胞频数及其分泌水平。结果经生物信息学预测发现PhoP含有24个B细胞抗原表位和11个优势T细胞表位。成功构建PhoP原核表达载体并获得纯化的PhoP蛋白。Mtb感染小鼠和TB患者血清中的PhoP特异性抗体显著升高,查准率分别为99.9%和82.5%,特异度均为100%。PhoP免疫小鼠诱导产生高水平特异性抗体,免疫小鼠脾细胞经抗原体外刺激后,IFN-γ的分泌水平和细胞频数均显著增加,IL-2和IL-10分泌水平上调。结论PhoP蛋白可诱导体液免疫应答和Th1型为主的细胞免疫。PhoP蛋白有良好的免疫原性,且具有一定的TB诊断效能。本研究为阐明PhoP在Mtb感染中的作用及其用于TB诊断奠定了一定的基础。

双组分因子LiaRS调控短短芽胞杆菌X23伊短菌素生物合成的研究

双组分系统(two-component system,TCS)参与多种芽胞杆菌次级代谢产物生物合成的调控,但调控伊短菌素生物合成的TCS鲜见报道。前期转录组测序分析发现,在短短芽胞杆菌X23中,双组分因子LiaRS与伊短菌素生物合成基因簇(edeBGC)的表达趋势一致,推测其可能参与伊短菌素生物合成的调控,通过Red/ET同源重组法敲除野生型X23的liaS和liaR基因,构建了突变体菌株,平皿对峙培养、qRT-PCR定量分析和HPLC-MS靶向代谢分析等结果表明,在相同培养条件下,突变菌株的抑菌圈直径较野生型显著增加,伊短菌素生物合成基因簇的表达量显著上调,且伊短菌素的峰面积是野生型的1.3倍。本研究发现LiaRS是伊短菌素生物合成的负调控因子,为伊短菌素的代谢工程改造提供了候选基因元件。

双组分调控系统与细菌耐药性的关系及其抑制剂研究进展

双组分调控系统(TCS)是细菌感知和响应环境信号、调节生理行为最主要的机制,在细菌致病性、耐药性、生物被膜形成、毒力因子调控等方面均发挥着重要作用。该文简述了TCS的结构、功能、分类和与耐药性的关系,并讨论了靶向细菌TCS的抑制剂,以期为控制耐药细菌的传播和新型抗菌药物的研发提供理论基础。

双组分系统resE/resD基因缺失对单增李斯特菌抗渗透压应激能力及致病性的影响

【目的】构建单增李斯特菌双组分系统resE/resD基因缺失株,并探究其抗渗透压应激能力及致病性。【方法】利用同源重组方法构建单增李斯特菌双组分系统resE/resD基因缺失株,通过不同环境生长曲线比较分析单增李斯特菌野生株10403S与缺失株ΔresE/resD的生存性能差异;通过应激存活试验探究resE/resD基因缺失对单增李斯特菌抗渗透压能力的影响;通过对结肠癌细胞Caco-2及胃腺癌细胞MGC803进行细胞黏附、侵袭试验以及小鼠毒力试验,评估resE/resD基因缺失对单增李斯特菌细胞黏附与侵袭能力及小鼠致病性的影响。【结果】生长曲线结果显示,resE/resD基因缺失不影响单增李斯特菌正常生长,在5%NaCl条件下缺失株ΔresE/resD生长能力弱于野生株10403S,平台期抗渗透压应激能力显著降低(P<0.05)。应激存活试验结果表明,在10%NaCl条件下应激处理1 h后,缺失株ΔresE/resD存活率极显著低于野生株10403S(P<0.01)。Caco-2及MGC803细胞侵袭试验结果显示,缺失株ΔresE/resD对细胞黏附能力显著减弱(P<0.05),且细胞侵袭能力极显著降低(P<0.01)。小鼠毒力试验结果显示,缺失株ΔresE/resD小鼠脾脏与肝脏中细菌载量极显著或显著低于野生株10403S(P<0.01;P<0.05)。【结论】双组分系统resE/resD基因缺失不影响单增李斯特菌野生株10403S正常生长,但缺失株ΔresE/resD表现出抗渗透压应激能力下降,且减弱了单增李斯特菌对细胞黏附侵袭力和小鼠致病性。

杀鱼爱德华氏菌双组分调控系统研究进展

杀鱼爱德华氏菌是一种重要的鱼类病原菌,可感染多种重要的经济鱼类,包括海水鱼如大菱鲆、牙鲆、石斑鱼和淡水鱼如罗非鱼等。杀鱼爱德华氏菌致病机制复杂,由多因素构成,其中双组分调控系统(two-component regulatory system,TCS)是其发挥抗逆作用与致病作用的一种重要系统,与细菌抗酸、抗氧化、生物被膜形成、运动性、毒力相关因子的表达等密切相关。当前,杀鱼爱德华氏菌已成为研究水产动物致病菌的一个模式菌株,尽管其致病机制相关研究相对深入,但有关杀鱼爱德华氏菌TCS的研究还很缺乏。为明确TCS在病原菌中发挥的作用,对杀鱼爱德华氏菌TCS的组成、TCS对T3SS/T6SS和其他毒力因子的调控作用与机制以及双组分系统受调控的作用等方面进行了综述,结论表明:(1)TCS对环境应激、T3SS/T6SS、其他毒力因子以及对Mg2+浓度感知和氨基酸途径代谢等方面具有调控作用;(2)EsrA-EsrB系统受到FabR、EvrA的正调控;(3)EsrA-EsrB系统受到RpoS、PepA、MviN、UhpA、EnrR等的负调控;(4)EsrB与Fur存在相互作用。通过综述以上结论,以期能促进相关研究的深入。

双组分调节系统对肺炎克雷伯菌多黏菌素耐药机制影响的研究进展

多黏菌素(多黏菌素B和黏菌素)是目前治疗多重耐药肺炎克雷伯菌的最后一种抗生素,尤其是耐碳青霉烯类肺炎克雷伯菌出现以来。然而,临床分离株中多黏菌素耐药的报告逐渐增加,给临床治疗带来极大的挑战。肺炎克雷伯菌可通过双组分调节系统(two-component regulatory systems,TCSs)修饰脂多糖、mgrB负反馈调节因子、外排泵等介导多黏菌素耐药,在肺炎克雷伯菌多黏菌素耐药过程中扮演了重要角色。本文综述了TCSs信号转导的基础、激活条件及其过表达导致肺炎克雷伯菌最低抑制浓度改变的反馈通路,阐述TCSs导致肺炎克雷伯菌对多黏菌素耐药的机制,对多黏菌素的研究和发现针对临床相关肺炎克雷伯菌感染的潜在药物提供理论基础。

高端车桥用水性双组分环氧底面合一涂料的制备与研究

研制了一种高端车桥用水性双组分环氧底面合一涂料,研究了主要成膜物、防锈颜料、流变助剂和消泡剂对涂料性能和施工性的影响。结果表明,环氧乳液选用AQUAER-3015和3EE102W复配,按照3:1复配,固化剂选用硬度高、耐水好的AQUAEPO-3126,n(环氧)∶n(活泼氢)=1∶0.8,防锈颜料选择GA-4、WJ1711和APW-Ⅱ复配,流变助剂选择DeuRheo WT-102、HM-30S、Bentone LT和SCM-198复配,质量比为3∶3∶3∶5,消泡剂选择HOS 401W、HOS 420和HOS 402W复配,质量比为1∶2∶3时,该水性双组分环氧底面合一涂料的性能最优,可以适用现场施工工艺条件。

双组分点胶机机械结构和PLC控制系统研究

文章提出了一种双组分点胶机的设计方案,从机械结构和可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)控制系统两方面入手,对该双组分点胶机的具体设计方案要点进行阐述。设计期间进行了底板模态分析和静力学分析,结果表明设定的双组分点胶机机械结构能够安全稳定运行。

细菌双组分系统的研究进展

细菌需要复杂而精密的信号系统来应对体内外环境变化,从而适应环境并得以生存。双组分系统(two component system,TCS)广泛存在于原核生物细胞中,由组氨酸激酶(histidine kinase,HK)和反应调控蛋白(response regulator,RR)组成,通过双组分蛋白的磷酸化和去磷酸化调节细胞信号传导途径。介绍了双组分系统的结构、反应机制和功能等方面研究进展,并探讨了双组分系统在细胞信号传导中的作用。

植物的双组分信号系统

双组分系统由感受信号输入的组氨酸 (His) 蛋白激酶和调节信号输出的反应调控因子组成,涉及许多原核生物、真菌、黏菌和植物的各种信号转导途径。在植物中,还存在更复杂的包括杂合的His激酶、磷酸传递中间体和反应调控因子的信号系统,称为多步骤双组分系统。最近的研究表明,双组分系统在对环境刺激和生长调节剂(如乙烯、细胞分裂素、光和渗透胁迫)的反应中起重要作用。

结核分枝杆菌PhoPR双组分系统与不同毒力结核分枝杆菌致病性的相关性研究

目的:通过比较分析卡介苗株(BCG)、结核分枝杆菌国际标准无毒株(H37Ra)、结核分枝杆菌国际标准强毒株(H37Rv)、新疆地区流行的优势强毒株结核分枝杆菌临床分离株(XJ-MTB)的PhoP基因和PhoR基因的表达水平差异,探讨研究结核分枝杆菌PhoPR双组分系统与不同毒力结核分枝杆菌的致病性是否具有相关性。方法:首先提取上述四种不同毒力结核分枝杆菌菌株的总RNA,并进行完整性鉴定;再运用SYBR Green I实时荧光定量PCR技术检测各组菌株中PhoP基因和PhoR基因的表达水平;最后比较不同毒力结核分枝杆菌PhoP基因和PhoR基因的表达水平差异。结果:四种不同毒力菌株PhoP基因的相对表达量,由高到低依次为XJ-MTB(9.05)、H37Rv(1.00)、H37Ra(0.25)、BCG(0.08),且四种菌株中PhoP基因的表达有显著的统计学差异(P<0.05);同时四种不同毒力菌株PhoR基因的相对表达量,由高到低依次为XJ-MTB(5.72)、H37Rv(1.00)、H37Ra(0.18)、BCG(0.07),且四种菌株中PhoR基因的表达有显著的统计学差异(P<0.05)。其中XJ-MTB菌株PhoP基因和PhoR基因的表达水平与BCG、H37Rv、H37Ra相比存在显著的统计学差异(P<0.05);H37Rv菌株PhoP基因和PhoR基因的表达与BCG、H37Ra相比存在显著的统计学差异(P<0.05);而BCG菌株PhoP基因和PhoR基因的表达与H37Ra相比统计学差异不显著(P>0.05)。结论:结核分枝杆菌PhoPR双组分系统中PhoP基因和PhoR基因在不同毒力结核分枝杆菌中的表达存在差异,并且该系统与不同毒力结核分枝杆菌的致病性存在相关性。

水稻双组分系统基因干旱胁迫表达谱分析

利用全基因组表达芯片,系统分析干旱胁迫条件下水稻双组分信号系统(two componentsystem,TCS)相关基因在其不同发育阶段、不同组织以及抗旱能力不同的株系中的表达谱变化特征。结果表明,双组分信号系统基因在干旱胁迫环境下的表达具明显的时空特异性,表现为不同组织的TCS基因干旱胁迫表达谱差异较大,而同一组织内表达谱相似,其中生殖生长期(幼穗分化期和孕穗期)两个叶片材料中TCS基因表达谱最为接近;与细胞分裂素信号传导负向调控相关的A型应答调控器在旱胁迫下表达下调,而与CK信号传导正向调控相关的B型应答调控器呈现明显上调趋势,推测与干旱胁迫下CK信号传导增强有关,同时乙烯受体基因在干旱胁迫环境下的表达下调,从激素间相互关系的角度更好地印证了上述推测;与拟南芥细胞分裂素受体基因(AHK2、AHK3和AHK5)序列相似的磷酸感应激酶基因HK5和HK3在干旱胁迫下表达上调,与拟南芥中不依赖细胞分裂素的AHK5序列接近的HK6则表达下调,进一步验证上述推测;干旱胁迫下抗旱能力不同的水稻株系其TCS基因表达谱没有明显差异,推测TCS基因差异表达可能源于对干旱胁迫反应,而其表达对抗旱能力的增强还有待进一步研究。

乳酸菌双组分信号转导系统

乳酸菌广泛应用于食品发酵工业中,其中有些菌种是重要的益生菌。乳酸菌中存在着双组分信号转导系统,参与乳酸菌的多种生理生化过程,是其代谢活动的重要调控机制。本文就双组分信号转导系统的组成、作用机制、类型、特点以及乳酸菌中双组分信号转导系统作一综述。

嗜酸硫杆菌双组分信号转导系统多样性分析

为探索嗜酸硫杆菌（Acidithiobacillus）对极端矿山环境条件感知和反应分子机制的差异,利用生物信息学方法鉴定和分析了两株嗜酸氧化亚铁硫杆菌、一株喜温嗜酸硫杆菌和一株耐冷嗜酸硫杆菌的双组分信号转导系统（TCS）结构多样性特征.结果表明,4株嗜酸硫杆菌拥有27~38个TCS蛋白,聚类分析显示有16组配对的TCS族、4组孤儿组氨酸蛋白激酶（HK）和9组孤儿反应调节蛋白（RR）,与其进化分支有较好的相关性;其中9个配对和5个不配对的TCS蛋白族为嗜酸硫杆菌菌株所共有,其余特有TCS均在一个或几个菌株中缺失.嗜酸硫杆菌菌株共有的TCS功能涉及氮素固定及代谢调节、柠檬酸/苹果酸代谢调节等,特有TCS功能涉及如趋化性调控、重金属响应、铜抗性调控等,这可能有助于菌株在极端矿山环境中生存.

溶藻弧菌双组分调控系统PhoR/PhoB的基因克隆及生物信息学分析

双组分调控系统(Two-component Regulatory System)在致病菌的生长及毒力调控中起重要作用。克隆溶藻弧菌(Vibrio alginolyticus)HY9901株组氨酸激酶PhoR和反应调控因子PhoB的全长基因,并对其进行生物信息学分析。序列分析结果显示,pho R(Gen Bank登录号:KJ958404)全长1 299 bp,共编码432个氨基酸;pho B(Gen Bank登录号:KJ863646)全长690 bp,编码229个氨基酸。构建PhoR/PhoB的系统进化树,结果显示,溶藻弧菌PhoR/PhoB与副溶血弧菌(Vibrio parahaemolyticus)、哈氏弧菌(Vibrio harveyi)有较近亲缘关系。利用SWISS-MODEL软件,对PhoR/PhoB中两个相对保守的功能域HATPase_c和REC进行同源建模,发现HATPase_c具有1个ATP结合位点,REC具有4个天冬氨酸活性位点。

VicRK(YycFG)双组分调节系统

细菌双组分调节系统,或称之为双组分信号转导系统,是细菌感应外界多变环境,维持自身存活和生长繁衍的重要感应系统.在这些调节系统中,最早发现于枯草芽孢杆菌的VicRK(YycFG)系统因与细胞存活密切相关而倍受关注.该系统存在于少数低G+C含量的革兰氏阳性菌中,包括金黄色葡萄球菌和肺炎链球菌等致病菌,高度保守.许多证据显示,VicRK(YycFG)具有调控细胞壁合成与代谢、胞膜完整、细胞分裂、脂类代谢、多糖合成与被膜形成以及细菌毒力等多种功能,参与细胞的生长、分裂与感染.该系统异常可导致细菌生活力严重下降,甚至死亡,因而成为防治该类病原菌的重要靶标.