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目的:
通过对霍乱弧菌、鲍曼不动杆菌和铜绿假单胞菌的ampG基因参考序列和AmpG蛋白参考序列的整理,预测和分析其AmpG蛋白序列的保守位点和跨膜片段,探讨不同菌属AmpG蛋白结构的多样性。将铜绿假单胞菌的ampG基因敲除,用鲍曼不动杆菌、霍乱弧菌和铜绿假单胞菌的ampG基因进行回补,通过比较回补前后菌属的表型改变,来研究不同菌属ampG基因的编码产物对AmpCβ-内酰胺酶的调控作用,从而为研制能抑制AmpG转运蛋白功能的药物和临床选择用药提供新的思路。
方法:
在NCBI数据库中搜索霍乱弧菌、鲍曼不动杆菌和铜绿假单胞菌的ampG基因序列和AmpG蛋白序列,进行序列的对比分析,并对AmpG蛋白序列保守位点和跨膜区进行预测,分析AmpG蛋白结构的多样性。用PCR技术扩增鲍曼不动杆菌、霍乱弧菌和铜绿假单胞菌的ampG基因,再进行分子克隆。通过基因回补实验,将三种细菌的ampG基因分别回补到铜绿假单胞菌(敲除了ampG基因)中。测定回补前后细菌AmpG蛋白表达量、Amp耐药浓度和AmpC酶的酶活性,通过对比,分析ampG基因的水平转移和变异规律,以及不同菌属来源的ampG基因对产AmpC酶系统的调控作用。
结果:
1搜索到霍乱弧菌的57条AmpG蛋白序列,4条ampG基因序列,鲍曼不动杆菌13条AmpG蛋白序列,3条ampG基因序列,铜绿假单胞菌PA01的5条AmpG蛋白序列,2条ampG基因序列,通过对比分析和整理各得到一条参考序列。
2将霍乱弧菌、鲍曼不动杆菌AmpG氨基酸参考序列分别与铜绿假单胞菌PA01(PA4393)进行比对,发现霍乱弧菌与铜绿假单胞菌PA01(PA4393) AmpG氨基酸序列相似度为75%,而鲍曼不动杆菌与铜绿假单胞菌PA01(PA4393) AmpG氨基酸序列相似度为64%。
3用PRED-TMR软件分别对霍乱弧菌、鲍曼不动杆菌、铜绿假单胞菌PA01的AmpG蛋白进行跨膜结构分析。分析结果表明,霍乱弧菌的AmpG蛋白有10个跨膜片段,而鲍曼不动杆菌和铜绿假单胞菌PA01的AmpG蛋白分别有11,13个跨膜片段。
4在基因回补实验中,用霍乱弧菌ampG基因回补到敲除了ampG基因的铜绿假单胞菌PA01后,Amp-MIC值由回补前的64μg/ml升为512μg/ml,用鲍曼不动杆菌ampG基因回补后,Amp-MIC值由64μg/ml升为1024μg/ml,用铜绿假单胞菌的ampG基因回补后,Amp-MIC值由64μg/ml升为1024μg/ml。
5在AmpC酶的诱导实验中,敲除了ampG基因的铜绿假单胞菌PA01用抗生素诱导后AmpC酶的酶活性由诱导前的35.49只升到44.82。而未敲除ampG基因的铜绿假单胞菌PA01AmpC酶的酶活性由诱导前的112.4升到1981.64,用霍乱弧菌的ampG基因回补后,AmpC酶的酶活性从诱导前的24.4升到5063.64,用鲍曼不动杆菌的ampG基因回补后,AmpC酶的酶活性从诱导前的49.48升到6800.35,用铜绿假单胞菌的ampG基因回补后,AmpC酶的酶活性从诱导前的37.87升到5019.31。
结论:
通过对霍乱弧菌、鲍曼不动杆菌、铜绿假单胞菌PA01的AmpG蛋白序列的对比分析,发现不同菌属的AmpG蛋白序列和跨膜片段不完全相同,具有多态性。但AmpG蛋白作为一种跨膜蛋白,其氨基酸序列具有一定的相似性,有一些相同的疏水性氨基酸的保守位点,这说明不同菌属的AmpG蛋白虽然有多态性,但其结构和跨膜转运功能有一定的相似性。通过基因回补实验和AmpC酶的诱导实验,发现不同菌属的ampG基因也能在别的菌属中得到表达并发挥作用,所编码的AmpG蛋白作为一种膜转运蛋白在AmpCβ-内酰胺酶的诱导产生中发挥了同样的调控作用。但是由于不同菌属AmpG跨膜蛋白的疏水氨基酸数目和定位不完全相同,与产酶系统的其他调控因子之间契合度也有差别,使得AmpG蛋白在AmpCβ-内酰胺酶产酶系统中发挥的作用程度也有所不同。