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新型隐球酵母,作为一种致病真菌,能够感染人及动物的中枢神经系统,引发致病性脑膜炎。尽管它属于机会性致病菌,感染人群大部分是免疫力缺陷的人群,例如HIV病毒携带者,器官移植产生排异现象的患者以及接受大量类固醇药物治疗的病人,但是也能感染免疫力正常的人群。最近人们发现新型隐球酵母的毒性因子与铜离子的代谢存在一定的联系。众所周知,铜离子是细胞生长必不可少的元素,因为它作为辅助因子参与生物的许多重要生命过程,如呼吸作用,多肽激素合成,氧化还原保护机制,色素的形成以及细胞的正常生长。本文中通过同源重组的方法,将新型隐球酵母体内负责编码高亲和性的铜转运因子的CTR4基因进行敲除,然后研究新型隐球酵母的许多毒性因子的变化情况。
本文中首先通过Southern blot的方法对一株CTR4缺失疑似菌株进行确认,然后通过转化完整的CTR4基因片段的方法获得CTR4基因缺失菌株的回补菌株,通过一系列的试验对野生型菌株,缺失菌株以及回补菌株在多方面进行研究,主要内容以及结果如下:
1.CTR4基因的表达受到铜离子水平的影响。提取在缺铜,大量含有铜离子,以及正常条件下生长的新型隐球酵母的总RNA,进行RT-PCR,发现CTR4基因在缺铜条件下大量表达,而在富含有铜的条件下表达受到抑制,而且没有添加铜离子的完全培养基中CTR4基因的表达介于前两者之间。
2.CTR4对铜离子的吸收的影响。实验中采用了原子吸收光谱的方法对这三株菌进行测试,试验结果为:野生型H99,2.01μg/10<8>个细胞,△ctr4,0.661μg/10<8>个细胞,△Actr4:CTR4,1.41μg/10<8>个细胞。从结果中可以看出,由于CTR4基因的缺失,新型隐球酵母从体外获得铜离子的能力显著降低。
3.CTR4基因的细胞内定位。本实验中构建了质粒pBS-Ctr4-GFP,然后通过电转化的方法转入酵母细胞内,通过荧光显微镜以及共聚焦显微镜进行观察,发现荧光集中在酵母细胞的细胞膜位置上,表明CTR4基因编码的蛋白为膜蛋白。
4.CTR4对碳源利用的影响。当在含有去甲肾上腺素的培养基上生长时,△ctr4的黑色素形成能力与野生型一致,没有发生明显的变化。而在以非发酵性碳源为主要碳源的培养基上生长时,△ctr4菌株的生长较野生型菌株缓慢,长成小菌落。显然是受到了铜离子含量减少的影响。
5.CTR4对Cu,Zn-SODl酶活力的影响。在含有1μgml维生素K的YNB培养基上进行培养,与野生型的新型隐球酵母相比,△ctr4的生长受到很大的抑制。
6.CTR4对荚膜厚度的影响。通过倒置显微镜,观察经过墨汁染色的方法处理的菌体,△ctr4的荚膜明显要比野生型菌体的荚膜要小。
7.CTR4对在37℃下的生长能力的影响。将梯度稀释过的三株菌在37℃的培养基上进行培养,4-5天后,对比发现,△ctr4的生长非常缓慢,长成小菌落。