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[研究背景]:细菌在不同的生长阶段,RNA聚合酶催化转录基因的种类和数量也不同。在细菌指数生长期,携带δ70(RpoD)的RNA聚合酶Eδ70催化管家基因的表达,而与细菌增殖无关的其他许多基因因受到H-NS等蛋白抑制而呈基础性表达,使细菌在营养充分的环境里能够健康快速地呈指数形式增殖;在细菌稳定生长期,由于营养缺乏和代谢产物堆积,携带δ38(RpoS)的RNA聚合酶Eδ38催化应急基因转录表达增强,且不受H-NS等蛋白抑制,使细菌能够在恶劣的环境里生存,此时细菌的增殖率和死亡率相同,数量保持相对稳定[1,2,3,4]。致病细菌在入侵宿主体内后与实验室培养条件相似。在潜伏期,营养丰富、细菌数量小、毒素堆积少,细菌呈指数形式增殖,应急基因在此期呈基础性表达,并受到H-NS等蛋白抑制,宿主处于带菌状态,不发病;而在发病期里,由于细菌数量增加、局部营养耗竭、代谢产物和毒素的堆积及pH值的改变,细菌的增殖减慢,应急基因表达增强,且不受H-NS等蛋白抑制,使细菌能够继续在宿主体内生存,细菌在宿主体内激活免疫应答,宿主出现临床症状。
E.coli蛋白组学实验显示:许多基因在细菌的指数生长期和稳定生长期里的转录表达水平有差异,在指数生长期里呈基础性表达,而在稳定生长期里呈高表达。这些基因其中包括hdeAB,但hdeAB的具体功能尚不清楚。
细菌在生长期各阶段里基因的选择性表达机制,是研究细菌致病过程的一项重要的课题。细菌是如何调控基因选择性表达,在稳定生长期里高表达的应急基因对宿主有何作用,这些课题具有积极的基础理论价值和实际的临床应用前景。
[目的]:本次实验以hde启动子作为研究对象,研究E.colihde启动子在指数生长期和稳定生长期里差异表达的机制,为进一步了解应急基因的转录表达提供帮助。
[方法]:将hde,hde(m),hde-lacUV5和lacUV5四个启动子克隆至携带有lacZYA报告基因的pRS415,经lambda转导至细菌的染色体上;利用P1转导技术敲除染色体上的hns基因;通过半乳糖苷酶实验,检测四个启动子的活性,揭示H-NS对hdeAB启动子转录的影响。
[结果]:测序证实hde,hde(m),hde-lacUV5和lacUV5四个启动子成功克隆至pRS415;经抗生素筛选实验证实细菌的染色体上hns已经被敲除。半乳糖苷酶实验证实启动子和报告基因在染色体上正常存在和表达。
[结论]:1.在指数生长期,Eδ70催化转录的hdeAB启动子受H-NS的负调节,而在稳定生长期,Eδ38催化转录的hdeAB启动子不受H-NS的负调节,H-NS在发挥负调节作用时需要Eδ70协助。2.Eδ38与hde启动子结合优先于Eδ70。3.hdeAB启动子-70区的ATtrack是H-NS在hde启动子上的一个调节序列(顺式作用元件),H-NS对hde类启动子调节时有赖于ATtrack顺式作用元件的存在。