Sigma因子E(SigE)在耻垢分枝杆菌中抗DNA损伤并参与DNA损伤修复调控

目的 探讨Sigma因子E (SigE)在耻垢分枝杆菌(MS)中抗DNA损伤的作用及其参与的DNA损伤修复调控机制。方法 克隆耻垢分枝杆菌SigE基因到质粒pMV261构建重组pMV261(+)-SigE质粒,插入序列测序验证。重组质粒被电转化入耻垢分枝杆菌构建SigE过表达菌株pMV261(+)-SigE/MS,Western blot法检测SigE的表达。含pMV261质粒的耻垢分枝杆菌作为实验的对照菌株。培养菌株,测定吸光度(A600)值监测两组菌株的生长差异。通过菌落形成单位(CFU)计数法检测两种菌株在紫外线、顺铂(DDP)和丝裂霉素C(MMC)三种DNA损伤剂作用下的存活率差异。通过生物信息学分析分枝杆菌DNA损伤修复通路并筛选SigE相关基因,实时荧光定量PCR法检测这些基因在两种菌株的表达差异,探究SigE抗DNA损伤的可能机制。结果 成功构建SigE过表达菌株并检测到SigE在耻垢分枝杆菌表达;与对照组相比,SigE过表达组生长较缓慢,更晚进入生长平台期;生存率分析发现过表达菌株对紫外线、 DDP、和MMC三种DNA损伤剂更耐受;生物信息学分析SigE基因与DNA损伤修复基因重组酶A(recA)、单链DNA结合蛋白(ssb)、易错DNA聚合酶(dnaE2)密切相关;DNA损伤剂处理下,SigE过表达菌株的recA、 dnaE2、 ssb等基因的表达水平比对照组均有不同程度的升高。结论 SigE在耻垢分枝杆菌抗DNA损伤中发挥重要作用,其机制与分枝杆菌的DNA损伤修复调控密切相关。

Sigma因子和抗-Sigma因子在原核生物分化中的分子调控

发育分化是现代生物学一个重要的前沿研究领域。微生物的分化是指细胞的形态和功能不断趋向于不同的一系列变化,是基因转录或翻译在时空上的有序表达。在原核生物分化的分子遗传学研究中,多年来以枯草芽孢杆菌为模式材料进行了较系统的研究。近年来,链霉菌因其复杂的生命周期和产生抗生素的特点倍受青睐,而成为原核生物分化研究的更好的模式材料。原核生物分化的分子调控由多基因控制,构成复杂的分化调控网络,sigma因子和抗—sigma因子在网络中占有重要地位,它们控制分化的进程,也是目前研究基因表达调控的一个新的闪光点。

芽孢形成中的sigma因子

在整个芽孢形成过程中,不对称分裂前的细胞中以及不对称分裂所产生的前芽孢和母细胞中都分别由不同的sigma因子在起作用。sigma因子的时空特异性表达导致基因表达具有时空特异性。并且无论存在于同一区域的sigma因子,如σF和σG、σE和σK之间,还是存在于不同区域的sigma因子,如σF和σE、σE和σG、σG和σK之间都存在着相互制约的关系。每个sigma因子都有自己特定的转录子。这些σ因子的作用最终导致前芽孢发育为成熟的芽孢,母细胞则最终裂解。本文就枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)中与芽孢形成相关的五种σ因子研究状况作简要的概述。

原核生物的sigma因子

在真细菌中的转录起始依赖于一种叫ｓｉｇｍａ因子的特异蛋白。它能可逆地与ＲＮＡ聚合酶核心酶的活性催化位点结合来激活起始转录。近年来的相关研究使得生物学家对ｓｉｇｍａ因子有一定的了解：即大多数ｓｉｇｍａ因子属于一个同源的家族，即σ７０因子家族，它们的序列...

Sigma因子基因表达与结核分枝杆菌异烟肼耐药关系探讨

目的研究调控基因Sigma因子(sigA-sigM)在katG突变导致的异烟肼耐药结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis,MTB)中的表达调控是否与异烟肼耐药相关,为研究异烟肼耐药的分子机制提供参考依据。方法选择2020—2022年天津市结核病控制中心耐药检测期间收集的初治患者菌株共95株,其中katG基因未突变的全敏菌株30例,katG突变导致的异烟肼耐药菌株共65例,包括11例单耐异烟肼菌株,24株异烟肼多耐药菌株(同时耐异烟肼和链霉素),30例异烟肼耐多药菌株(同时耐异烟肼、链霉素和利福平)。在异烟肼含药培养基上收集菌株后,提取菌株RNA,应用反转录聚合酶链反应(reverse transcription-polymerase chain reaction,RT-PCR)方法检测Sigma因子的相对表达量,采用Mann-Whitney U检验分析各个Sigma因子在不同异烟肼耐药表型菌株中的表达差异。结果sigA、sigC、sigF、sigG、sigH、sigI、sigJ、sigK、sigL的基因表达量在单耐异烟肼组中的表达量高于全敏组,差异有统计学意义(Z=4.368、5.701、6.865、4.021、5.126、2.670、5.983、4.701、5.490,P均<0.001)。多耐药组中sigA、sigC、sigE、sigF、sigG、sigH、si⁃gI、sigJ、sigK、sigL的基因表达量显著高于全敏组,差异有统计学意义(Z=-5.017、-4.670、-4.667、-5.456、-4.083、-5.393、-4.712、-6.971、-8.206、-5.211,P均<0.001)。耐多药组中sigC、sigD、sigE、sigF、sigG、sigH、sigI、sigJ、sigK、sigL的基因表达量显著高于全敏组,差异有统计学意义(Z=-5.537、-4.003、-5.216、-7.328、-7.730、-5.658、-4.440、-6.036、-4.862、-4.312,P均<0.001)。sigB、sigF、sigG在异烟肼单耐药、异烟肼耐多药和异烟肼多耐药3组之间的基因表达量差异显著,有统计学意义(Z=10.139、7.735、14.532,P均<0.001)。sigF、sigG、sigI、sigJ、sigL在异烟肼耐药组中的高表达率显著高于敏感组,差异有统计学意义(χ^(2)=17.410、45.673、57.661、42.896、26.363,P均<0.001)。结论sigF、sigG、sigI、sigJ、sigL与katG突变导致的异烟肼耐药相关。

即时痰和体外培养条件下结核分枝杆菌sigma因子表达差异分析

目的为了解sigma因子在即时痰的表达情况,探索与致病性结核分枝杆菌毒力关系密切的sigma因子。方法选取2018年1~12月天津市结核病控制中心门诊部确诊的结核病患者,对其痰涂片阳性和xpert阳性确诊的肺结核随机选择20份痰阳性标本进行实验。每一例肺结核患者在其开始治疗前收集2份即时痰标本,一份立刻抽提RNA,一份进行体外培养。体外培养的菌株在生长对数期提取RNA。设计13个sigma因子的特异性引物,通过荧光定量PCR(RT-PCR)的方法,分析其在即时痰临床分离株和体外培养株的转录表达差异。以核糖体16s为参照基因,利用2^(ΔCt)分析sigma因子的转录倍数,将稳定表达的sigA作为统计分析的底物,单因素方差ANOVA分析其余sigma因子的表达差异。结果临床分离菌与H37Rv相比,所有的sigma因子统计分析差异均不显著(P均>0.05);临床分离菌与体外培养株相比,只有sigM表达量最高(P<0.05),统计分析差异显著。结论sigM在细菌感染的初级阶段转录水平明显增高,但其具体作用还不清楚,可能参与了宿主免疫系统和细菌逃离机制之间的相互平衡。

林烟草Sigma因子Nssig2的生物信息学分析

在植物体内,sigma因子由一个较小的核基因家族编码,并在叶绿体中发挥转录起始的作用。本研究通过生物信息学的方法,对林烟草的sig2基因及其蛋白序列进行了一系列的结构和功能分析。结果分析表明,林烟草的Nssig2为不稳定蛋白,不含信号肽序列,不是分泌蛋白,也不是细胞膜蛋白,最可能定位在叶绿体;二级结构预测表明林烟草Nssig2蛋白中的二级构象主要有两种,即α-螺旋和无规则卷曲,各自所占比例分别为50.34%和29.81%。本研究能够对于深入研究烟草sig2因子的功能及叶绿体转录机制提供线索。

Sigma因子高效调控微生物多功能研究进展

Sigma因子分为两大类,分别为σ^(70)家族和σ^(54)家族。σ^(70)家族的基础sigma因子,一般指导基因转录、应激反应、细胞发育以及辅助代谢,而σ54家族参与细菌的氮和碳水化合物代谢、生物膜形成等。近年来研究发现,宿主体内的sigma因子可通过调节基因表达来响应外界环境的改变、细胞发育信号以及指导生物代谢的合成;并且还发现原核生物有抗-sigma因子和抗-抗sigma因子存在。一些微生物体内的sigma70因子能调控其抗生素、激素或某些代谢产物的产生,指导细胞耐酸、耐高渗或耐高温等胁迫条件,还能增强微生物的生长能力;sigma54因子通常也能调节生物体代谢途径及氮源利用,参与生物固氮调控等。为了揭示sigma因子在高效调控生物多功能方面的研究成果,现对sigma因子及相关因子的结构特点、作用机制、生物多功能以及sigma因子调控固氮功能等方面进行阐述。

结核分枝杆菌sigma因子的功能和调节机制

肺结核病目前仍是威胁人类健康甚至是生命的重要传染病,其致病病原体——结核分枝杆菌的毒力,以及与宿主细胞的共存,依赖于多种基因的复杂的表达调控.而在这些表达调控过程中,sigma因子起了重要作用.本文就sigma因子在结核分枝杆菌中调控作用、功能的最新研究,及其在结核病防治中的重要意义作一综述.

杀鱼爱德华氏菌ETAE_1309基因的启动子研究

为研究杀鱼爱德华氏菌(Edwardsiella piscicida)ETAE_1309蛋白的表达调控机制,本实验利用序列截短方式和定点突变技术鉴定了ETAE_1309基因的启动子,并检测了不同培养条件下启动子的活性。结果显示:ETAE_1309上游-139~-1 bp具有启动子活性,ETAE_1309的核心启动子为-10元件TATACT和-35元件CTGGCG,该启动子属于σ38依赖型启动子。ETAE_1309转录水平受到RpoS_(Ep)(σ^(38))强烈的正调控,与毒力相关的调控蛋白EsrB、EsrC和与生理过程相关的Fur、CpxR、ETAE_2077对ETAE_1309转录水平影响不大。当杀鱼爱德华氏菌在DMEM培养基中生长时,随着培养时间延长ETAE_1309启动子活性逐渐增加,24 h(稳定期)和36 h(衰亡期)启动子活性分别为12 h(对数期)的2.4倍和2.9倍。当培养温度升高至35℃时ETAE_1309启动子活性显著下降,约为25℃时启动子活性的44.0%。本研究确证了杀鱼爱德华氏菌ETAE_1309的启动子序列及调控蛋白,随着培养时间延长该启动子活性逐渐增加,随着培养温度升高该启动子活性显著降低,研究结果为精准控制ETAE_1309蛋白表达及其介导的细菌毒力奠定了基础。

龟裂链霉菌中选择性σ因子lsigB在大肠杆菌中的异源表达及功能验证

本文扩增了龟裂链霉菌中选择性调控因子的编码基因lsig B,并在大肠杆菌中进行异源表达。通过SDS-PAGE以及Western blotting方法鉴定Lsig B蛋白后,在多种环境压力下培养重组大肠杆菌。实验结果表明,Lsig B的表达使宿主菌对高温、渗透压、强氧化还原、乙醇以及多种抗生素胁迫的耐受性显著提高。所以Lsig B蛋白是一类能够对环境压力产生应答作用的调控因子,调控了菌体胁迫培养时的应激反应。同时本研究为深入研究Lsig B蛋白在龟裂链霉菌中的抗逆性功能奠定基础。

草莓FaSig转录因子基因的克隆及序列分析

Sigma因子作为一个转录正调控因子参与微生物糖代谢的调控。为了研究果实中Sigma因子的功能,利用RT-PCR与RACE扩增方法,从草莓果实cDNA中分离出一个草莓Sigma转录因子cDNA全长,进行测序和序列分析。结果表明,克隆的cDNA片段全长为2 008bp,基因内部含有完整的开放阅读框架,可编码长度为520个氨基酸残基的蛋白质,所推导的蛋白质氨基酸序列与葡萄(XM002268673)、大豆(XM003544709)、苜蓿(XM003602150)Sigma转录因子基因分别具有78%,77%和77%的氨基酸序列同源性,并含有典型的HTH结构域,表明草莓果实中Sigma属于σ70家族。

链霉菌次生代谢和形态分化调控研究进展

链霉菌以其复杂的形态结构、发育分化周期、众多的次级代谢产物及代谢调控网络而在基础理论研究和应用研究方面备受关注,成为生命科学的研究热点之一。文章在此对灰色链霉菌、天蓝色链霉菌、阿维链霉菌等几种常见链霉菌的形态分化和次生代谢调控研究进展加以综述,主要包括A因子级联、BldA、双组分系统、sigma因子等调控级联,希望能对链霉菌代谢调控网络的进一步阐述和研发新型高产抗生素菌株有所裨益。

链霉菌次生代谢和形态分化调控研究进展

综述了链霉菌次生代谢、形态分化调控的研究近况,介绍了灰色链霉菌、天蓝色链霉菌、阿维链霉菌等几种常见链霉菌抗生素合成的途径专一性调控和全局性调控、菌丝分化和产孢等形态分化的调控等,包括A因子级联、BldA、双组分系统s、igma因子等参与的次生代谢和形态分化调控。

Sigma(70)家族对生物农药合成的调控及其应用

生物农药作为一种安全低毒、环境友好新型农药具有巨大的市场应用和研究价值。Sigma因子作为细菌基因转录起始的依赖因子,对生物农药合成起着重要的调控作用。阐述了sigma(70)家族的分类、结构及功能,综述了sigma因子对荧光假单胞菌、阿维链霉菌、圆圈产色链霉菌、灰色链霉菌合成生物农药的调控。

梭菌芽孢形成的调控机制及应用研究进展

梭菌独特的芽孢形成的特性吸引了越来越多研究者的关注。然而,由于梭菌物种与生理特性的不同,人们会根据不同的需求合理的调控(促进或抑制)芽孢的产生。该文通过对转录调节因子Spo0A,孤儿组氨酸激酶和Sigma因子相关研究进展的介绍,系统阐述了梭菌芽孢形成的分子调控机制,并对梭菌芽孢形成的影响因素进行了概括,同时对近年来通过调控芽孢形成在工业和医疗卫生领域中的应用研究进展进行了介绍,以期为精准调控梭菌芽孢的形成提供可靠的理论参考。

牛种布鲁氏菌RpoE2蛋白部分生物学特性研究

为探讨牛种布鲁氏菌sigma因子RpoE2的功能,采用酵母双杂交技术对RpoE2蛋白与anti-sigma因子之间的互作进行研究;通过环境应激试验评价了rpoE2缺失株对强氧化环境、酸性pH、杀菌性阳离子多肽、铁缺乏环境的耐受能力;通过比较亲本菌株和缺失株在巨噬细胞感染模型和小鼠感染模型中的生存能力,研究了rpoE2基因是否与牛种布鲁氏菌毒力相关。结果显示:牛种布鲁氏菌的RpoE2蛋白可以与anti-sigma因子相互作用,牛种布鲁氏菌rpoE2基因缺失后,对各种应激环境的耐受能力均无影响,并且巨噬细胞和小鼠感染模型中毒力均不降低。牛种布鲁氏菌的RpoE2蛋白是一个ECF16家族的sigma因子,并且其与布鲁氏菌的毒力无关。

苏云金芽胞杆菌bkd基因簇的转录调控

【目的】通过分析苏云金芽胞杆菌bkd基因簇的转录调控和bkdR突变体的表型特征,明确bkdR所在基因簇的转录调控机制和对Cry蛋白产量的影响。【方法】通过生物信息学方法分析bkdR所在基因簇的结构,RT-PCR分析基因簇的转录单元,采用同源重组技术敲除苏云金芽胞杆菌HD73菌株的bkdR基因,利用启动子融合lacZ的方法分析启动子的转录活性。利用总蛋白定量确定Cry1Ac蛋白产量。【结果】bkd基因簇由8个基因组成,其中ptb-bkdB7个基因组成1个转录单元。ptb基因的启动子转录活性在sigL和bkdR突变体中均明显降低。bkdR基因的缺失对菌体生长、芽胞形成率和Cry1Ac蛋白产量无影响,但使运动能力减弱。【结论】bkd操纵子受Sigma 54控制,并由BkdR激活,bkdR基因的缺失对Cry蛋白产量无影响,对菌株的运动能力有影响。