Pseudomonas sp.G4合成环脂肽的结构鉴定及Gac/Rsm系统和全局调控因子Hfq对其调控机制的研究

来源 :陕西师范大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:chengyingying
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
假单胞菌广泛分布在植物、土壤、海洋等自然环境中,是一类常见的革兰氏阴性菌。假单胞菌合成一类环脂肽类次级代谢产物,在生物表面活性剂、抗菌活性等方面具有重要的作用,可作为植物根际促生菌去抑制植物病原菌、促进植物的生长。因此被作为生防菌株广泛应用于农业领域。实验室前期筛选到一株可以合成环脂肽的菌株--Pseudomonas sp.G4(下文简称菌株G4),通过抑菌活性、表面活性检测发现其具有良好的抗生活性。通过质谱分析,初步鉴定其合成的环脂肽可能为一类新的环脂肽。但菌株自身合成环脂肽的产量低,并且调控网络复杂,不利于发挥其作为生防菌株的功能。研究发现Gac/Rsm系统调节多种环脂肽的合成,并且Hfq蛋白作为全局调控因子也可以调节多种脂肽类物质的合成。因此研究环脂肽合成的调控机制,不仅可以使其产量提高,还可以为定向高产菌株和生防菌株的开发、新型菌剂的研制提供新思路和充足的材料。本课题先在基因水平和产物水平上确认菌株G4合成的环脂肽结构及合成途径,并预测Gac/Rsm系统及Hfq蛋白的存在;其次通过一系列敲除、回补、实时定量PCR及表型实验来验证Gac/Rsm系统和全局调控因子Hfq对菌株G4合成环脂肽的调控。(1)基因组水平和产物水平分析菌株G4合成环脂肽的结构及其合成途径:通过antiSMASH预测菌株G4合成的次级代谢产物,分析Cluster 7产生的NRPS并利用NRPS-A结构域构建系统发育树。从基因水平上确定了脂肽化合物的结构,是一种新的环脂肽,暂时命名为Arthro-Like。并根据其NRPS编码基因,预测出Arthro-Like的生物合成途径。在产物水平,利用LC-MS分析了环脂肽的结构,与基因水平分析得到的结果一致,并发现其还有同系物的存在。(2)基因组水平预测菌株G4环脂肽合成的转录后水平的调控网络:通过NCBI-blast同源序列比对及G4的基因组信息,确定了 Gac/Rsm系统中GacS,GacA,RsmA和RsmE四个核心因子及全局调控因子Hfq的存在;根据G4的基因组信息及MFOLD(37℃折叠)程序中sRNA的二级结构、GGA基序及其所在位置的预测分析,筛选出4条可能参与Gac/Rsm系统的sRNA;通过RsmA/E结合靶向基因的保守基序5 ’-WCANGGANGW-3 ’,在菌株G4基因组中搜索获得2个位于Cluster 7环脂肽合成基因簇的上下游的mRNA靶基因--编码LuxR类型的转录调控因子。通过系统发育树分析,进一步确定了其为Gac/Rsm系统调控的直接靶基因--LuxR类型转录调控因子,分别暂时命名为G4_LuxRU和G4_LuxRD。(3)gacA基因对菌株G4环脂肽合成的调控作用:利用自杀载体pknock-Gm获得G4-gacA基因突变株,利用表达载体pME6032获得G4-gacA基因回补株。表型实验及HPLC检测显示:gacA基因突变后环脂肽产量减少,gacA基因回补后环脂肽产量有一定恢复。这说明GacA蛋白在菌株G4环脂肽合成中,发挥正调控作用。实时定量PCR结果显示:当gacA基因突变后RsmY的表达下调,而RsmZ的表达基本没有变化,阻遏蛋白RsmA、RsmE的表达均下调,LuxRU和LuxRD的表达均下调。说明在Gac/Rsm调控通路中GacA蛋白被激活后结合于RsmY的GacA box调控环脂肽的合成,且GacA蛋白在该通路中发挥正调控因子的作用。(4)阻遏蛋白RsmA对菌株G4环脂肽合成的调控作用:利用自杀载体pknock-Gm获得G4-rsmA基因突变株,利用表达载体pME6032获得G4-rsmA基因回补株。表型实验显示:rsmA基因突变后,菌株的排油活性和群集运动性有所减弱,HPLC检测显示:菌株产Arthro-like及同系物的种类几乎没变化,但产量略有所增加;将rsmA基因回补后,菌株的排油活性与突变株相比没有明显差异,但菌株的群集运动性又有所恢复,且HPLC检测发现菌株产Arthro-like及同系物的产量又有所减少。这说明在菌株G4中,RsmA蛋白不调控环脂肽的合成。实时定量PCR结果显示:当rsmA基因突变后另一个阻遏蛋白RsmE的表达下调,RsmY的表达上调而RsmZ的表达下调,LuxRU的表达没有明显变化而LuxRD的表达下调。说明在菌株G4中,阻遏蛋白RsmA通过结合RsmY来发挥作用,并且正调控RsmE、RsmZ 和 LuxRD 的表达。(5)hfq基因对菌株G4环脂肽合成的调控作用:利用表达载体pME6032获得G4-hfq过表达株。生长曲线结果显示,hfq基因过表达后,菌株在进入稳定期前生长速度有所加快,但进入稳定期的时间不变,说明Hfq不影响菌株G4的生长。表型实验显示,hfq基因过表达后菌株G4合成环脂肽的产量减少。说明Hfq蛋白在菌株G4环脂肽的合成中是一个负调控因子。实时定量PCR结果显示,将hfq基因过表达后,RsmY的表达上调,而RsmZ的表达下调,推测在菌株G4中,Hfq蛋白可能结合于RsmY增加其稳定性;LuxRU和LuxRD的表达均显著下调,推测在菌株G4中,Hfq蛋白结合于LuxRU和LuxRD来调控环脂肽的合成,且在该调控中发挥负调控因子的作用。
其他文献
背景:自然界中的天然产物可来源于真菌、细菌以及植物和动物体内。大多数天然产物都具有一定的生物活性(抗氧化、抗真菌、抗细菌等)和实际应用价值(药用、食用和工业生产用等)。如来源于土曲霉(Aspergillus terreus)具有降胆固醇作用的洛伐他汀(Lovastatin);来源于冠头孢菌(Crown cephalosporin)具有杀菌作用的头孢菌素C(Cephalosporins C);来源于
本研究针对英国开放大学的公开数据集,选择其中的FFF课程的学生行为数据作为研究对象,用滞后序列法分析法对全体以及不同成就水平学生的日行为模式进行了实证探索。研究发现:
主要论述了目前解决纳米材料在润滑油中的分散性和稳定性的方法。 Mainly discusses the current method to solve the dispersion and stability of nanomaterials in lubr
在如今广告满屏飞的时代,有一种类型的广告备受瞩目——信息流广告。它之所以备受瞩目并不断发展,是因为它以一种和平台内容展示形式相符的方式自然而然地呈现给消费者。信息
随着经济的快速发展,社会的不断进步,人们的生活水平也在不断提高,并且人们逐渐由物质文化生活的追求转向对精神文化生活的追求。随着游泳的普及,游泳运动无论是作为一种锻炼
研究了温度对车内挥发性有机物(VOC)散发浓度和主观气味性的影响,并通过测试贡献率较大的内饰零部件、分总成材料的VOC含量,对整车空气质量做了溯源分析。结果表明:整车VOC挥发
网络优化是指对现有网络资源进行优化,使网络质量不断趋向于网络规划的最终要求,它是一项任务量大,时间要求严格、过程繁杂的庞大的系统工程。在线运营网络的特点是优化点过多,如何制定合理的网络优化时间表,是当前网优工作的难点问题。大数据分析是一种典型的面向应用技术,它不仅能对过去的数据进行查询和遍历,并且能够找出过去数据之间的潜在联系,从而促进信息的传递。本文主要讨论网络优化工程和大数据分析应用方式的结合
相变材料具有高效的能量储存功能。相变材料与建材基体结合,制成一种具有储热功能的围护结构。该围护结构可发挥相变储热功能,降低建筑室内温度波动,增强建筑热舒适度,能够更
以聚点均衡审视A股市场,投资者在买进与卖出的策略间进行选择时,依据所拥有的股市历史走势经验,出于个人理性就得从众而为,结果是形成并自我强化股市的趋势性波动,个人理性导
随着我国经济建设取得重大进步,我国的科技水平也随之得以迅速提高,并且在社会各个方面快速渗透,带来了我国各行各业的技术改革,这一改变在电力事业方面表现得尤为明显。在电力行