细菌遗传学(续完)

质粒 质粒编码的特性 如前所述,质粒是环状的染色体外遗传因子,它可编码多种遗传信息,包括通过接合而自我转移(self-transfer)至其他细胞的信息.并非所有的质粒都能转移它们自己:非接合(non-conjugative)类质粒既不能编码供体的菌毛也不能进行转移.不过,它们可被存在于同一供体细胞内的其他接合性质粒所移动(mobilized).除了这种任选性的转移能力之外,所有的细菌质粒都含有其为在细胞分裂时自我复制及分离进入子细胞所必需的基本遗传信息.     

变铅青链霉菌内源线性质粒接合转移必需功能区的鉴定

通常细菌间环型质粒在接合转移过程中,单链质粒DNA在质粒内部“oriT”接合转移起始位点发生缺刻.随后,打开的单链质粒DNA通过细胞膜的Ⅳ型分泌系统转移到受体菌中.但是,链霉菌中的接合型线型质粒带有游离3′端,5′端与末端蛋白结合,因而不能以细胞-细胞间方式转移单链缺刻DNA.报道了变铅青链霉菌线型质粒SLP2衍生的环型质粒,与SLP2一样可以高频高效接合转移,并鉴定了接合转移功能区.质粒有效的接合转移功能区包含6个共转录的基因,分别编码一个Tra样的DNA转移酶、胞壁水解酶、2个膜蛋白(可以与ATP结合蛋白相互作用)和一个功能未知的蛋白质.从SalⅠR-/M-向SalⅠR/M宿主转移的质粒频率下降表明,线型和环型的质粒都是以双链的形式转移的.上述研究结果表明SLP2衍生的线型质粒和环型质粒以相似的与细胞膜/胞壁功能相关的机理进行接合转移.     

苏云金杆菌毒性质粒在蜡状芽胞杆菌群间的水平转移

以苏云金芽胞杆菌KT0为质粒供体菌,在液体环境中与蜡状芽胞杆菌组成员菌(Bacillus cereus sensu lato group strains)发生接合转移。对所筛选到的接合转移子进行了质粒稳定性检测、PCR验证以及供、受体菌染色体背景RAPD图谱分析。不同培养基中质粒转移率数据表明:在人工LB培养基及灭菌牛乳中,质粒pHT73均能以不同频率转移至蜡状芽胞杆菌组受体菌,并且在牛乳中转移活性更高,最高可这4.8×10~(-4)cfu/ donor。获得质粒的受体菌同时具备了质粒所编码基因功能,产生其编码的杀虫晶体蛋白。SDS-PAGE电泳和光镜结果显示转化菌在得到外源质粒pHT73后,能产生由cry1Ac基因编码的130 ku蛋白Cry1Ac,在芽胞期能形成稳定的菱形晶体。     

宋内志贺氏菌1173质粒基因组及耐药基因转移机制

【目的】研究质粒介导宋内志贺氏菌1173耐药基因bla_(CTX-M-64)转移的机制。【方法】用双纸片协同扩散法验证1173是否产超广谱β-内酰胺酶(ESBL),用PCR扩增鉴定其携带的耐药基因,接合转移实验检验其耐药质粒是否可通过接合转移给其他细菌,并对接合子是否产ESBL和携带耐药基因进行检验,利用VITEK~?2检测1173和接合子的耐药谱,提取质粒进行高通量基因组测序,并对质粒序列进行生物信息学分析,以研究其耐药基因转移机制。【结果】1173是产ESBL的多药耐药宋内志贺氏菌,携带的耐药基因有bla _(CTX-M-64)和bla _(TEM),其中的bla _(CTX-M-64)可通过接合转移作用传递给受体菌EC600,并使接合子具有相应的耐药谱。经序列测定和生物信息学分析表明,介导bla _(CTX-M-64)水平转移的是ISEcp1-bla_(CTX-M-64)-Δorf477转座单元。【结论】质粒携带的bla_(CTX-M-64)介导1173对多类抗菌药物的耐药,ISEcp1-bla_(CTX-M-64)-Δorf477转座单元介导bla_(CTX-M-64)在细菌间的转移。     

RP4质粒及其带动的硫杆菌重组质粒psDt125在氧化硫硫杆菌中的接合转移

本实验选择了一种大肠杆菌(E.coli)和氧化硫硫杆菌(Thiobacillusthiooxidans)均能生长的接合培养基。以大肠杆菌E.coli C600(RP4)为供体,以氧化硫硫杆菌T.t-3为受体,通过接合,直接将RP4质粒转移到氧化硫硫杆菌中,其Km~r,Tc~r基因得到表达,但Ap~r基因不表达。再将RP4质粒反向接合转移到E.coliHB101上,其三个抗性基因均表达。并且利用RP4质粒的带动将硫杆菌重组质粒psDt125直接转入氧化硫硫杆菌,其Cm~r基因表达。从而为氧化硫硫杆菌的基因工程改造提供了一条简便可行的遗传信息转移途径。     

细菌遗传学——细菌细胞的遗传结构与调控

细菌细胞的遗传结构与调控细菌细胞的全部特性 ,包括具有重要医学意义的特性如毒力、致病性以及抗生素抗性等 ,最终都是由包含在细菌细胞基因组中的遗传信息决定的。这种信息通常由构成细胞脱氧核糖核酸 (ＤＮＡ)的核苷酸碱基的特异性序列编码。ＤＮＡ中有四种常见的核苷酸碱基 :腺嘌呤、鸟嘌呤、胞密啶和胸腺密啶 ;正是排列这些碱基的线性序列决定着细胞的特性。实际上 ,在迄今所研究的所有细菌中 ,细胞所需要的大多数遗传信息均排列成单一的环状双链染色体的形式。在大肠杆菌 (Ｅｓ ｃｈｅｒｉｃｈｉａｃｏｌｉ)中 ,染色体长约 13 0 0 μ…     

细菌和放线菌质粒DNA的分离

到目前为止,所发现的细菌和放线菌的质粒DNA都是共价闭合超盘旋的环状结构。它的碱基组成与染色体DNA不同,分子量较染色体DNA小得多,有的质粒可以通过接合作用有效地转移到受体细胞中去。常利用质粒的这些特性来分离它们。现将几种分离质粒的方法介绍如下。     

黑暗链霉菌DNA转移系统的建立

研究了黑暗链霉菌的基因转移系统,探索了通过PEG介导的原生质体转化、接合转移向黑暗链霉菌中转入外源DNA的可能性。多次尝试用质粒pIJ702转化黑暗链霉菌9904原生质体均未成功。对原生质体进行“热处理”后转化、利用单链DNA转化等都不能将质粒导入黑暗链霉菌中,表明黑暗链霉菌对外源DNA有很强的限制修饰作用。利用接合转移将具有oriT的大肠杆菌链霉菌穿梭质粒pHZ132转入大肠杆菌ET12567(pUZ8002)中,获得供体菌ET12567(pUZ8002,pHZ132)。将供体菌与预萌发的黑暗链霉菌9904的孢子进行接合转移,成功地将pHZ132转入黑暗链霉菌9904中。质粒pHZ132经黑暗链霉菌自身修饰后也可转入黑暗链霉菌9904菌株的原生质体中,转化率约为103/μg DNA(pHZ132)。     

一株红球菌(Rhodococcus sp.)二噁英降解质粒的稳定性与接合转移特性

【目的】考察一株红球菌Rhodococcus sp.strain p52中的二噁英降解质粒pDF01(170 kb)和pDF02(242 kb)的稳定性和接合转移特性。【方法】在无选择压力的条件下对菌株p52进行连续传代培养,考察质粒pDF01、pDF02的丢失;以菌株p52为供体菌,以不同种属的菌株作受体菌,通过平板接合实验探讨质粒pDF01、pDF02接合转移的受体菌范围以及接合转移频率,利用菌落杂交、Southern杂交对质粒转移结果进行确认,利用降解实验测试转移质粒降解基因的表达。【结果】质粒pDF01和pDF02在红球菌p52中均具有较高的稳定性,在LB培养基上连续传代少于47次时pDF02可保持,连续传代少于65次时pDF01可保持。质粒pDF01和pDF02具备在同属和属间接合转移的能力,可向受体菌——紫红红球菌(Rhodococcus rhodochrous)、红串红球菌(Rhodococcus erythropolis)、大地两面神菌(Terrabacter tumescens)和节杆菌(Arthrobacter sp.)转移,其中以节杆菌作受体菌时质粒pDF01和pDF02接合转移频率最高,达到3.5×10~(-6)(接合子/受体菌);对节杆菌接合子质粒进行Southern杂交进一步确认了质粒pDF01、pDF02的存在。另外获得质粒pDF01、pDF02后的节杆菌接合子可以对二苯并呋喃高效利用,且降解能力与红球菌供体菌株p52相当。【结论】红球菌菌株p52可通过降解质粒转移强化生物修复过程,在去除环境中二噁英污染中具有良好的应用前景。     

荧光标记珊瑚组织来源细菌及其与虫黄藻相互作用的显微观察

【背景】研究珊瑚-细菌、虫黄藻-细菌的相互作用是解析珊瑚健康机理的关键。对珊瑚共附生细菌进行稳定荧光标记有助于原位观察细菌与虫黄藻或珊瑚的相互作用。当前,对于野生型珊瑚共附生细菌遗传操作体系的研究有限,限制了对细菌与珊瑚、虫黄藻原位互作模式的揭示。【目的】建立一种适合专性海洋细菌的遗传操作体系,利用其对珊瑚组织来源细菌进行绿色荧光蛋白标记,用于研究标记菌株与虫黄藻的相互作用。【方法】通过电穿孔的方式将构建好的广宿主重组质粒转入供体菌(Escherichia coli WM3064),然后将供体菌与添加海水才可以生长的受体菌SCSIO 12696(港口球菌科,Porticoccaceae;分离自鹿角杯形珊瑚组织)按供、受体菌细胞数比分别为4:1、2:1、1:1比例混合,在25℃和30℃下于改良LB培养基上接合转移。显微观察标记细菌与虫黄藻相互作用。【结果】改良的LB培养基适用于需海水才可生长的专性海洋细菌的接合转移实验。接合转移的效率与供、受体菌的比例及温度有关。确定优化的接合转移条件为:供、受体菌的比例为1:1,温度为30℃。利用建立的接合转移体系,构建了增强型绿色荧光蛋白标记菌株SCSIO 12696。在激光扫描共聚焦显微镜下能清晰观察到标记菌株SCSIO 12696和虫黄藻在共培养时的相互作用。【结论】建立了适合专性海洋细菌的遗传操作体系,利用其构建荧光蛋白标记菌株可用于虫黄藻-细菌、珊瑚-细菌相互作用的研究,有助于揭示珊瑚共附生细菌的生态作用机制。     

质粒介导重排子的发现、结构和功能

细菌耐药性已成为全球关注的重大公共卫生问题。接合转移是耐药质粒快速传播的重要方式,其中Ⅳ型菌毛在此过程中发挥着重要的作用。Ⅳ型菌毛具有黏附作用,能够使细菌黏附在宿主细胞和其他介质表面,帮助细菌形成生物被膜、细菌聚集体和微菌落,是细菌在液体中接合转移的重要因素。PilV蛋白是R64质粒Ⅳ型菌毛尖端黏附素,可以识别细菌细胞膜上的脂多糖(lipopolysaccharide, LPS)。重排子(shufflon)结构是多重DNA倒位系统,可使PilV蛋白多样化,进而影响细菌液体接合转移过程中的受体菌识别和接合转移频率。重排子结构最先发现存在于IncI1质粒R64,后陆续在IncI2、IncK、IncZ质粒以及伤寒沙门氏菌致病岛中被发现,其主要由A、B、C、D这4个片段及特异性重组位点sfx组成,受其下游重组酶基因rci的调控,不同质粒的重排子结构存在一定的差异。近期备受关注的可转移多黏菌素耐药基因mcr-1主要位于IncI2型质粒上,重排子可能是其快速传播的原因之一。本文综述了质粒介导重排子的发现、结构、功能和流行,期望基于对重排子更全面深入地了解,能够为耐药质粒的传播机制和控制策略研究提供...     

IncFII-FIA-FIB型多重耐药质粒pBTR-CTXM的结构基因组学分析

【背景】IncFII-FIA-FIB型质粒广泛存在于肠杆菌科细菌中,介导了许多耐药基因的水平转移,并导致细菌多重耐药问题日益严重。【目的】分析IncFII-FIA-FIB型多重耐药质粒pBTR-CTXM的基因组结构,并研究其介导大肠杆菌BTR株的耐药基因水平转移机制。【方法】利用PCR进行耐药基因筛查;接合转移和电转化实验验证质粒pBTR-CTXM是否具备自主接合转移的特性;VITEK 2 Compact全自动细菌鉴定及药敏分析仪测定相关菌株对抗生素的药物敏感性;构建MatePair文库并进行细菌全基因组高通量测序和质粒结构基因组学分析。【结果】菌株BTR是携带blaNDM-1、blaCTX-M-15、blaTEM、qnrD、qnrS1、mph(A)、erm(B)和tetA(B)等耐药基因的多重耐药大肠杆菌,其中blaCTX-M-15、mph(A)、erm(B)和tet A(B)等耐药基因均位于大小为144 939 bp的质粒p BTR-CTXM (GenBank登录号MF156697)上,该质粒可与菌株BTR内质粒pNDM-BTR接合共转移到受体菌大肠杆菌EC600中。pBTR-CTXM具备IncFII-FIA-FIB型质粒典型的骨架区结构,其多重耐药(Multidrug-resistant,MDR)区由新的复合型转座子Tn6492、Tn2残余、Tn10残余、ISEcp1-blaCTX-M-15-Δorf477转座单元和一些插入序列组成。【结论】pBTR-CTXM中新复合型转座子Tn6492与Tn10残余和ISEcp1-blaCTX-M-15-Δorf477转座单元共同介导大肠杆菌BTR株的多重耐药与耐药基因的水平传播。     

亚抑菌浓度头孢西丁对耐药质粒接合转移的影响

目的探讨亚抑菌浓度头孢西丁对耐药质粒接合转移的影响,研究病原菌耐药性播散的产生机制。方法采用聚合酶链反应（PCR）分析临床分离的63株产ESBLs肺炎克雷伯菌株SHV型β-内酰胺酶编码基因。质粒接合转移试验采用肉汤接合法。研究不同亚抑菌浓度头孢西丁（0、1、0.5、0.25、0.125μg/ml）和不同作用时间（2、4、6、8、10、12 h）下临床产ESBLs肺炎克雷伯菌株供体菌与受体菌E.coliC600接合转移频率的变化。结果63株临床分离的产ESBLs肺炎克雷伯菌株有41株扩增出SHV型基因,阳性率为65.08%。随着亚抑菌浓度头孢西丁作用时间的增加,接合转移频率有随之增加的趋势。在相同作用时间下,头孢西丁浓度0.125μg/ml作用下的接合转移频率高于其他亚抑菌浓度的作用。结论应合理使用抗菌药物,减少抗菌药物的选择性压力,防止耐药细菌传播。     

用双供体接合技术向甲醇利用菌导入外源载体质粒pLA2917和pRK290

以大肠杆菌HB101(pLA2917或pRK290)为供体,甲醇利用菌为受体,借助于HB101(pRK2013),进行三株菌的膜上接合。通过改变接合实验条件,得到了12个能在选择培养基上连续传代的菌株,其中761-2-1、Jc-1、Jc-2、LM等4株菌稳定地获得了来自HB101的粘粒pLA2917或质粒pRK290;而且接合转移频率高达2×10~(-1)(单位:接合子/受体细胞,下同),最低为7×10~(-3),一般为4×10~(-2)左右,远大于抗药性(T~r_c)的自发突变率10~(-9)。经初步比较研究,这4株菌不同于已知的任何一株可用作宿主的甲醇利用菌。本文还讨论了接合时间长短对接合转移频率的巨大影响,以及这4株菌的某些特性与用途。     

抗生素和干扰素

931246定位于Laetoeoceu:lactis ATCC 11454染色体上的肚类抗生素乳酸链球菌肚前体的编码甚因〔俄〕/Rumer,L.M.…j Biotekhnologiya一1092,3一20~24〔译自DBA,1992,11(21),92一11798〕 通过接合作用将编码肤类抗生素乳酸链球菌肤的生物合成基因由Lae名oeoee翻s乙aet‘:ATCC11‘54转移到少质粒的 L.lac“s菌株(LMo23o、LPIT6)中。采用不同方法,从产乳酸链球菌肤的转接合体中分离出质粒的所有尝试均告失败。利用乳酸链球菌肚前体甚因的寡核普酸探针进行的印迹杂交实验表明,编码基因位于供体和转接合体的染色体上。(陶冶)931247卡那…     

细菌抗药质粒中抗性基因的转座作用

ER275、ER396(Tc~r、Ap~r、Cm~r、Sm~r、Su~r)与DR233、DR416(Tc~r、Cm~r、Sm~r、Su~r)是来自临床的抗药质粒。当带有这些质粒的菌株分别与大肠杆菌J5-3/R144drd3(Km~r)配对时,组成了两种质粒共存的菌株。用这种质粒共存的菌株作为接合转移的给体,并以Ap或Sm作为选择药物,得到ApKm或SmSuKm抗性类型的转移接合子,此种转移接合子能将ApKm或SmSuKm抗性作为一个单位连锁地转移到受体菌株,而且转移频率与R144drd3相似。 生化的研究表明,ER275、ER396质粒中的Ap抗性基因编码β-内酰胺酶,DR233与DR416质粒中的Sm抗性基因编码链霉素钝化酶,而带有Ap Km或Sm Su Km重组质粒的转移接合子也分别具有了合成这二种酶的能力。因此我们推测在ER275、ER396与DR233、DR416质粒中分别有可转座的Ap抗性基因与可转座的SmSu抗性基因存在。     

使用琼脂糖提高大肠杆菌接合频率

在补加有0.02%(重量/容量)琼脂糖的营养液体培养基上观察到大肠杆菌中 R-质粒转移频率比利用标准液体培养基的交配提高了4.4倍(采用的供体与受体比率为1:1,在22℃下5小时后)。在同等培养条什下,供体与受体细胞比率为1:100时也观察到同样趋势。琼脂糖对接合菌毛和交配细胞起物理性支持的作用,这可使接合条件最优化。研究接合性质粒的研究人员在实施标准液体培养基或滤纸交配方法时,也能容易地进     

携带SHV类超广谱β-内酰胺酶的吉戈菲肠杆菌北京株的研究

用接合转移的遗传学方法证实了临床分离菌株吉戈菲肠杆菌(Enterobactergergoviae)3773含有一约60kb的可转移质粒,又用测耐药表型、酶水解率及基因片段杂交等方法证实了该质粒上有一编码产生超广谱β-内酰胺酶(ESbla)的基因.其大肠杆菌接合子除了头霉甲氧塞吩(cefoxitin)和亚胺硫霉素(imipenem)外,几乎对所有测定的β-内酰胺类药物都表现耐药,β-内酰胺酸抑制剂——棒酸(clavulanate)可抑制此ESbla的活性.携带此ESbla基因的质粒的一片段可与SHV-1的一结构基因片段杂交,说明此酶是SHV类的ESbla.     

携带SHV类超广谱β-内酰胺酶的吉戈菲肠杆菌北京株的研究

用接合转移的遗传学方法证实了临床分离菌株吉戈菲肠杆菌(Enterobactergergoviae)3773含有一约60kb的可转移质粒,又用测耐药表型、酶水解率及基因片段杂交等方法证实了该质粒上有一编码产生超广谱β-内酰胺酶(ESbla)的基因.其大肠杆菌接合子除了头霉甲氧塞吩(cefoxitin)和亚胺硫霉素(imipenem)外,几乎对所有测定的β-内酰胺类药物都表现耐药,β-内酰胺酸抑制剂——棒酸(clavulanate)可抑制此ESbla的活性.携带此ESbla基因的质粒的一片段可与SHV-1的一结构基因片段杂交,说明此酶是SHV类的ESbla.     

转移DNA

农杆菌能够将其环状质粒上的一段转移ＤＮＡ(ｔｒａｎｓｆｅｒＤＮＡ ,Ｔ ＤＮＡ)转移并整合到受体细胞的基因组中 ,并使之携带的基因在受体细胞中表达。利用这种天然载体转化系统 ,除了可以在细菌间进行接合转移外 ,还可以向真菌、放线菌等低等真核生物和许多高等植物基因组转移[1] 。利用人工构建的转移复合物可以将ＤＮＡ转运到哺乳动物的细胞核中[2 ] 。虽然不同农杆菌质粒ＤＮＡ同源性有较大差异 ,但仍有一些共有的保守区段 ,如Ｔ ＤＮＡ区、Ｖｉｒ区、质粒复制起始区、质粒接合转移毒性区等。其中Ｔ ＤＮＡ区和Ｖｉｒ区是与Ｔ ＤＮＡ…