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目的:
UhpA为伤寒沙门菌双组份调节系统的效应调节蛋白,在高渗应激下其基因表达明显上调。本研究的目的是进一步探讨伤寒沙门菌调节因子UhpA在高渗应激下对基因表达调节的影响。
方法:
(1)伤寒沙门菌uhpA基因缺陷变异株制备:采用自杀质粒pGMB151介导的同源重组方法制备伤寒沙门菌调节因子UhpA的基因缺陷变异株,根据伤寒沙门菌uhpA基因序列设计引物,扩增uhpA基因上、下游同源性片段,定向连接成uhpA基因缺损型同源核苷酸片段,并与自杀质粒pGMB151相连后经电击法导入伤寒沙门菌野生株,在5%蔗糖LB平板上进行同源重组,通过筛选获得uhpA基因缺陷变异株。
(2)伤寒沙门菌基因转录表达谱分析:利用伤寒沙门菌全基因组芯片分析技术,体外模拟高渗环境应激,在低渗(50 mM NaCl)LB培养液中分别培养伤寒沙门菌野生株和uhpA基因缺陷变异株4h(37℃,250r/min)至对数生长期,后转入高渗(300 mM NaCl)LB培养液中在同样条件下继续培养,在高渗应激30 min后,分别提取伤寒沙门菌野生株和uhpA基因缺陷变异株的总RNA,反转录成cDNA并标记荧光(cy3或cy5),与基因组芯片杂交,扫描后据荧光信号分析各基因转录表达水平,比较伤寒沙门菌野生株和uhpA基因缺陷变异株在高渗应激下的基因表达谱差异。
(3)实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析:选择部分表达差异显著的基因,设计并合成特异性引物,进行实时荧光定量PCR,验证DNA芯片分析结果。
(4)UhpA蛋白表达纯化:根据伤寒沙门菌uhpA基因序列设计引物,扩增uhpA基因片段,与表达载体pET-22b连接经热击法转化入大肠杆菌JM109,用IPTG诱导表达UhpA蛋白,用镍柱按产品说明纯化UhpA蛋白。
(5)凝胶阻滞试验:根据伤寒沙门菌cysD基因以及treB基因序列设计引物,设计特异性引物扩增出cysD基因以及treB基因启动子区域。取1-2ug PCR产物与不同浓度的UhpA蛋白混合,加入相应体积的GSM缓冲液,使三者反应总体积为20 ul,30℃孵育15 min。选取198 bp的真核生物PCR产物作为阴性对照,8%的丙烯酰胺胶电泳分离条带,溴化乙锭染色。
结果:
(1)PCR及序列分析证实,uhpA基因缺陷变异株中uhpA基因297bp被6 bp取代,表明成功构建uhpA基因缺陷变异株。
(2)基因表达谱比较分析结果表明伤寒沙门菌uhpA基因缺陷变异株在高渗应激下有21个基因表达下调。绝大多数下调基因与硫代谢相关。
(3)对uhpA基因缺陷变异株中表达差异基因(cysM, treB),利用实时荧光定量PCR进行分析其mRNA水平,其结果与基因芯片分析结果基本一致。
(4)成功表达并纯化出UhpA蛋白,用于凝胶阻滞试验。
(5)选取uphA基因缺陷变异株中表达差异基因(cysD,treB),凝胶阻滞试验的结果表明UhpA对treB,cysD等基因无直接调控作用。
结论:
成功构建伤寒沙门菌uphA基因缺陷变异株;UhpA在伤寒沙门菌高渗应激下对硫代谢基因表达调节发挥重要作用。