微生物氮代谢调控研究进展

氮素是核酸及蛋白质的主要成分,也是构成生物体的必需元素,对微生物的生长发育、次生代谢以及信息交流等方面均有重要作用.为维持自身的生长发育,不同微生物进化出特有的代谢调控系统,以应对不断变化的氮素供应环境.目前所知的代谢调控方式主要有GlnR、Ntr、sRNA调控系统,但不同的调控系统之间区别甚大.该文综述了几种常见的氮代谢调控系统,以期为深入了解并运用微生物的氮代谢调控机制提供参考.

细菌介导水铁矿合成铁硫矿物去除水体铬污染

为了去除水体中六价铬(Cr(Ⅵ)),利用Shewanella oneidensis MR-1在硫代硫酸盐存在情况下驱动水铁矿转化为铁硫次生矿物制备微生物/矿物杂化体,探究了杂化体对水体中Cr(Ⅵ)去除效果,影响因素及去除机理.物相组成分析和显微形貌观察发现,细菌转化合成的黑色方硫铁矿(FeS)次生矿物纳米颗粒包裹S. oneidensis MR-1细胞从而组装形成了Bio-FeS@MR-1杂化体.所制备的杂化体4h内完全去除了初始浓度26mg/L的Cr(Ⅵ),其效率显著高于单独的等量菌体和FeS次生矿物总和,表明菌体与FeS次生矿物之间存在协同增强效应.Bio-Fe S@MR-1杂化体具有较宽的pH值适用范围(3.0~9.0)和较好的再生能力,其去除Cr(Ⅵ)的效率和重复使用次数均与FeS次生矿物含量和菌体密度成正相关.去除产物中铬主要以Cr(Ⅲ)沉淀物(如Cr2O3和Cr(OH)3)形式存在,表明水体中Cr(Ⅵ)的去除方式包括吸附和还原作用.

原核生物的启动子及其研究方法进展

启动子是调控转录起始的最基本元件,对原核生物的生存和适应至关重要。深入研究原核生物的启动子有助于了解原核生物的基因表达调控机制,有利于构建智能和高效的工程菌株,进而有利于提高重要代谢物的产量,在合成生物学和代谢工程等领域均具有重要意义。近年来,随着原核生物启动子研究成果的不断积累,大量启动子的序列被克隆、鉴定以及改造,并被尝试用于生产实践。本文介绍了原核生物启动子的结构和类型,详述了启动子预测、结构分析、功能鉴定及其开发应用的方法,最后对该领域的研究进行展望,以期为筛选和鉴定新型原核生物启动子、提高靶基因的高效表达及优化代谢途径提供思路。

不对称PCR技术结合免疫层析法快速检测产志贺毒素大肠埃希氏菌

产志贺毒素大肠埃希氏菌(Shiga toxin-producing Escherichia coli,STEC)可分泌志贺毒素,致病性强,建立简便快速的STEC检测方法对控制食源性疾病的发生和蔓延极为重要。使用生物素标记STEC的标志性毒力基因stx1与stx2的下游引物进行不对称聚合酶链式反应,获得生物素化的目标单链DNA与聚苯乙烯微球标记的目标基因的上游引物特异性结合形成结合物,结合物上的生物素因与试纸条检测线上链霉亲和素结合而使检测线显色。通过建立的方法可成功快速检测出携带不同毒力基因的STEC,同时利用该方法对23株菌株进行stx基因的检测,结果显示该方法可准确检测到含有STEC标志性毒力基因stx的菌株,且表现出良好的特异性。

鄱阳湖典型区铜锈环棱螺体内微塑料分布特征

微塑料能够被水生生物摄入并对其产生毒性效应.以5条汇入鄱阳湖河流的入湖口、鄱阳湖出湖口和南矶山自然保护区为研究区,采集优势底栖动物铜锈环棱螺样品,对其进行组织消解并分离其中的微塑料,利用显微镜和红外光谱鉴定微塑料,分析鄱阳湖典型区铜锈环棱螺体内微塑料分布特征.结果表明,鄱阳湖典型区铜锈环棱螺体内微塑料丰度为(0.52±0.15)~(2.48±0.90)n·g^(-1),赣江入湖口铜锈环棱螺体内微塑料丰度高于其他入湖口,南矶山湿地自然保护区铜锈环棱螺体内微塑料丰度最小.研究区铜锈环棱螺体内微塑料以粒径小于1 mm的透明纤维为主.铜锈环棱螺肠道微塑料丰度高于肌肉组织.本研究表明人类活动是影响铜锈环棱螺体内微塑料丰度的重要因素,对底栖动物中微塑料的调查有助于人们全面了解微塑料污染的生态风险.

级联信号转导系统结合免疫层析法检测大肠埃希氏菌O157:H7

首先通过免疫磁技术实现目标菌的有效富集,然后经同时标记了大量抗体与β-内酰胺酶的胶体金纳米探针介导,利用β-内酰胺酶高效水解青霉素实现检测信号转导及放大,再通过免疫层析法对青霉素含量变化的灵敏甄别,最终实现大肠埃希氏菌O157:H7的超灵敏检测。建立的检测方法对大肠埃希氏菌O157:H7的检测灵敏度为2×10^(2) CFU/mL,相比传统的免疫层析法检测灵敏度提高了570倍。实现超灵敏检测食源性致病菌的同时规避了双抗夹心免疫层析法中Hook效应的影响,为免疫层析高灵敏准确检测大分子目标物提供了新的思路。

细菌转录因子研究方法及其应用进展

研究细菌的转录调控有利于揭示细菌生命活动的规律,控制细菌的代谢途径,从而挖掘其在生命科学基础与应用各领域中的应用潜能.细菌转录因子(TFs)是调控细菌转录过程的关键因子之一,其研究技术正朝着高灵敏度、高通量的方向迅速发展.详述细菌TFs的研究内容、方法及其进展,具体包括用于细菌转录因子筛选与验证的DNA pulldown技术、细菌单杂交系统和凝胶电泳迁移率实验等,用于细菌转录因子结合位点研究的染色质免疫共沉淀技术、DNaseⅠ足迹法、DNA亲和纯化测序和指数富集的配基系统进化等,用于细菌TFs互作蛋白筛选研究的酵母双杂交系统、GST pull-down技术、双分子荧光互补、荧光共振能量转移及表面等离子共振技术等,用于细菌TFs功能验证的基因突变和基因过表达技术,以及细菌TFs在生命科学基础研究、合成生物学和生物监测等领域的应用.讨论了各种细菌TFs研究方法的优缺点,最后在对比分析各研究方法特点的基础上,总结出制约细菌TFs研究的技术瓶颈,在细菌TFs的筛选和验证中缺少普遍适用于各类细菌的通用技术,单细胞转录组学、空间转录组学以及多模态结构化嵌入方法等新技术的发展及其拓展应用于细菌细胞,必将促使细菌TFs的研究取得新的突破.

胞外呼吸菌Exiguobacterium sp. PY14的分离鉴定及其异化铁还原特性

胞外呼吸菌广泛分布于自然生境中,是驱动铁等元素地球化学循环的重要因素,已成为各种有机污染物降解和重金属污染去除的研究热点.为了挖掘具有环境修复应用前景的胞外呼吸菌,从鄱阳湖湿地土壤中筛选具有胞外异化铁还原能力的菌株,通过形态、生理生化和遗传分析进行菌种鉴定,并对其最优生长条件、异化铁还原特性及胞外电子传递机制进行研究.结果显示,分离得到的菌株PY14具有较高的异化铁还原能力,细菌形态、生理生化特征及16S rRNA基因系统发育分析鉴定其为革兰氏阳性的微小杆菌属(Exiguobacterium);具有嗜碱耐盐生长特性,最适生长pH值为8.0,在NaCl浓度高达50g/L条件下生长良好;能够利用葡萄糖、丙酮酸、乙酸和乳酸等多种小分子碳源(电子供体)进行厌氧呼吸,5 d内5 mmol/L水铁矿的还原率高达80%,添加电子穿梭(蒽醌-2,6-二磺酸盐)可显著增强其异化还原水铁矿、针铁矿和赤铁矿的速率;可通过自身分泌腐殖酸类电子穿梭体实现介导异化铁还原过程.本研究获得了一株有望在盐碱土壤或水体等环境中高效驱动铁还原的胞外呼吸菌,为进一步认识革兰氏阳性细菌胞外电子传递机制提供新依据.

分型检测致泻性大肠埃希氏菌PCR技术研究进展

致泻性大肠埃希氏菌是一类能够引起人类和动物腹泻的食源性致病菌,迅速确定致泻性大肠埃希氏菌的污染来源可有效缩小疫情影响范围,建立简便高效的致泻性大肠埃希氏菌检测与分型技术是保障食品安全和控制疫情的关键。为适应对时间敏感度较高要求的现场或在线检测,基于PCR技术的检测分型方法不断地被标准化和规范化。对近年来国内外的致泻性大肠埃希氏菌分子检测与分型的PCR技术研究进展进行了综述,并详细地介绍了多重聚合酶链反应、荧光实时定量聚合酶链反应和核酸等温扩增技术的原理及其优缺点。为致病菌溯源方法的选择提供参考,对防御并控制致病菌引起流行病传播具有重要的意义。

核酸-免疫层析法快速检测肠道侵袭性大肠埃希氏菌

目的建立快速检测肠道侵袭性大肠埃希氏菌(EIEC)的核酸-免疫层析方法。方法利用不对称聚合酶链式反应技术制备目标单链DNA,结合免疫层析技术分型检测EIEC的毒力基因invE和大肠埃希氏菌标志基因uidA。结果在不对称PCR体系中,uidA和invE最佳上下游引物比例为1∶3,最佳引物浓度(下游)分别为0.2μmol/L和0.25μmol/L,最佳扩增循环次数为40。本方法最低检测限为3.97×10^(-3)ng/μL的基因组DNA,特异性与PCR-凝胶电泳法相当。结论本方法具有操作简便、快速、成本低、检测结果准确以及特异性良好等优点,可分型检测EIEC、非EIEC大肠埃希氏菌和非大肠埃希氏菌,适用于基层实验室使用。

转录组分析揭示盐酸克林霉素胁迫下嗜根考克氏菌DC2201的响应机制

【目的】研究0.5倍最低抑菌浓度(minimal inhibitory concentration,MIC)的盐酸克林霉素胁迫下,嗜根考克氏菌DC2201的差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs),揭示盐酸克林霉素胁迫下嗜根考克氏菌(Kocuria rhizophila)DC2201的响应机制。【方法】以LB液体培养基培养的嗜根考克氏菌DC2201细胞为对照,采用Illumina HiSeq测序平台进行RNA-seq双端测序,分析0.5 MIC的盐酸克林霉素胁迫下嗜根考克氏菌的基因表达情况,并采用实时荧光定量PCR方法验证。【结果】从盐酸克林霉素胁迫下的嗜根考克氏菌中共筛选到1202个显著DEGs,其中显著上调表达基因604个,显著下调表达基因598个。经基因本体论(gene ontology,GO)注释,筛选到分子功能(molecular function,MF)、细胞组分(cellular component,CC)和生物学过程(biological process,BP)3个一级分类指标,35个二级分类指标共1041个显著DEGs。经京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)注释,筛选到与DNA修复途径相关的显著DEGs 16个,与核糖体合成途径相关的显著DEGs 43个,与ATP结合盒(ATP-binding cassette,ABC)转运蛋白相关的显著DEGs 28个,与戊糖磷酸途径、糖酵解、三羧酸(tricarboxylic acid,TCA)循环、淀粉与蔗糖、丙酮酸、丁酸等碳水化合物代谢相关的显著DEGs 77个,与肽聚糖合成相关的显著DEGs 5个。【结论】盐酸克林霉素胁迫下,嗜根考克氏菌DC2201的响应机制是一个全局性反应机制,细菌通过增强多重耐药性(multidrug resistance,MDR)家族的主要促进者超家族(major facilitator superfamily,MFS)转运体的表达来增加对盐酸克林霉素的外排,通过增强DNA修复和RNA代谢途径,以保证基因组的稳定性和RNA的正常功能,通过增强核糖体合成途径来弥补盐酸克林霉素与自身50S核糖体结合后导致的蛋白质合成障碍,以提高蛋白质合成效率。与此同时,减少碳水化合物的吸收和转运,抑制自身的能量代谢途径,以减缓自身的生长速率而降低对能量的需求,相应地,细胞壁的稳定性也受到影响。