耐辐射球菌DNA修复开关基因pprI缺陷性突变和功能补偿性突变株的建立

PprI是近来在耐辐射球菌Deinococcus radiodurans中发现的一个极其重要的DNA修复开关基 因. 以已测序的野生型菌株R1为材料, 运用PCR突变法将克隆具有自身GroEL启动子和卡那霉素抗性基因的DNA片段反向重组到pprI基因中去, 首次获得了卡那霉素抗性的、pprI功能完全破坏的突变株YR1. 辐射细胞生存率结果表明, YR1对辐射异常敏感. 另外, 将含有GroEL启动子和卡那霉素抗性基因的DNA片段重组到质粒pRADZ3中, 获得了具有卡那霉素抗性的表达质粒pRADK; 再将体外克隆的具有pprI完整基因和C-末端结构域截短的PprI蛋白基因片段分别重组到pRADK中. 研究结果表明, 含有pprI完整基因的表达质粒在YR1中能够正常表达, 并完全恢复到野生型的极端抗性; 而C-末端结构域截短的PprI蛋白基因片段虽能在YR1中正常表达, 但对辐射异常敏感, 不能恢复其极端抗性. 上述pprI基因功能缺陷性和功能补偿性突变株的建立, 为深入研究细胞体内PprI蛋白质的定位、结构域与功能的关系, 以及原位研究PprI蛋白质的理化特性提供了十分有效的方法     

一种基于电化学发光技术的高灵敏度PS-1基因点突变检测方法

电化学发光(electrochemiluminescence, ECL)分析是20世纪90年代初发展起来的一种高灵敏度检测方法, 它将电化学法和化学发光法巧妙结合, 利用金属钌的复合物和三丙胺在电极表面发生氧化还原反应而产生高效、连续、稳定的发光, 具有灵敏、快速、准确、操作简便和分析适应性广等特点, 已被应用于核酸的定量分析之中. 将电化学发光技术应用于基因点突变检测, 采用了一种基于PCR技术和限制性内切酶技术的电化学发光分析方法检测Presenilin-1基因(简称PS-1基因)密码子235处发生的点突变. 结果显示, 在PCR循环次数相同的条件下, 野生型样品酶切前后的电化学发光信号强度基本保持不变; 突变型样品酶切前后的电化学发光信号强度变化显著. 该方法可明显区分野生型样品和突变型样品, 可望用于老年性痴呆病的早期诊断.     

固氮粪产碱菌ntrC 基因部分缺失突变株的构建及其特性

为研究粪产碱菌ｎｔｒＣ基因表达产物对其他固氮基因表达的调节功能,构建了ｎｔｒＣ基因的部分突变株。将粪产碱菌Ａ１５０ｎｔｒＣ基因克隆于自杀性质粒ｐＵＳＰ２０２上,获得重组质粒ｐＳＵＭ１,将ｌａｃＺ－Ｋｍ,Ｋｍ基因片段替换重组质粒中的ｍｔｒＣ片段,获得ｎｔｒＣ部件缺失的自杀性质粒ｐＳＵＭ２,ｐＳＵＭ３。采用同源重组双交换法将上述两质粒与野生型Ａ１５０１中的ｎｔｒＣ同源片段转换,获得ｎｔｒＣ部分缺失突变     

棕色固氮菌nifE缺失突变株(DJ35)钼铁蛋白的特性

从棕色固氮菌缺失nifE的突变株DJ35中纯化得到纯度约为80%的MoFe蛋白(ΔnifE Av1). 与野生种OP中纯化出的MoFe蛋白(OP Av1)相比, ΔnifE Av1具有与之相同的亚基组成, 并可与OP Av1的抗体发生免疫交叉反应, 但在厌氧天然电泳中的迁移率略大于OP Av1. 金属含量测定表明, ΔnifE Av1的Mo和Fe含量均显著下降. ΔnifE Av1单独与OP Fe蛋白互补时不具乙炔还原活性, 但可被从OP Av1中抽提出的FeMo-co体外激活. ΔnifE Av1的圆二色谱450 nm附近区域与OP Av1的相似, 而电子顺磁共振谱中g ≈ 3.7的信号则完全消失, g ≈ 4.3和2.0处的信号也分别下降75%和50%左右. 上述结果表明, 从DJ35中纯化出的ΔnifE Av1是一种FeMo-co缺失而P-cluster正常的MoFe蛋白.     

N2和H+在固氮酶活性中心金属原子簇中还原位点的分析

目前研究表明, 固氮酶的生理底物氮气(N₂)和质子(H⁺)在钼铁蛋白中的铁钼辅因子(FeMo-co)上被还原, 但其确切的还原位点尚未确定. 对比分析了棕色固氮菌(Azotobacter vinelandii, Av)野生型(WT)与5种突变株(包括FeMo-co附近2个保守氨基酸α-191^Gln和α-195^His单突变菌株(Qα191K和Hα195Q)、FeMo-co上钼原子相连的高柠檬酸突变株(nifV^−)以及α-191^Gln和α-195^His与高柠檬酸的双突变菌株(Qa191K/nifV ^− 和Hα195Q/nifV^−))固氮酶催化还原N₂和H⁺活性的变化, 结果表明, N2在靠近FeMo-co中心硫原子(S2B)的Fe2和Fe6上络合和还原, FeMo-co上的钼原子是H+还原的位点. 结合生物信息学分析结果显示, [8Fe7S]和FeMo-co之间可能存在两条平行的电子传递通路.     

Cr介质中生长的棕色固氮菌突变株UW3的固氮酶CrFe蛋白的特性

经DEAE-52, Q-Sepharose和Sephacry S-200柱厌氧层析, 从在含Cr的培养基中生长良好的棕色固氮菌突变株UW3纯化得到CrFe蛋白制备物. 与从野生型固氮菌OP 的MoFe蛋白(OP Av1)相比, 该制备物中~50%的蛋白具有与之相似的亚基组成, 并可与OP Av1的抗体发生免疫交叉反应. 该制备物还具有~40%的OP Av1 C₂H₂, H⁺和N₂ (以在氩气和氮气下放氢的差值表示)还原活性, 并具与OP Av1相似的电子对比率. 金属分析表明, 此蛋白制备物含有Fe, Cr和Mo. 与OP Av1相比, 该制备物在450 nm的圆二色谱 (CD)与之相似, 但在3个相同g值处(g≈4.3, 3.7和2.0)出现的EPR信号相对强度则不相同. 根据EPR计算的结果表明, (ⅰ) CrFe 蛋白制备物的Mo/Cr和Fe/(Cr+Mo)的比率分别为0.4和15.0, 暗示在该制备物中的含Cr蛋白与MoFe蛋白之比约为2.5; (ⅱ) 该制备物活性与Fe及Cr的比率都分别接近于OP Av1活性与Fe和与Mo的比率; (ⅲ) 该制备物的上述3个g处的EPR信号强度与Cr含量的比率分别为Op Av1信号强度与Mo含量之比的~83%, 0%和~40%. 以上结果表明, CrFe蛋白也许是一种新的固氮酶组分Ⅰ蛋白, 除以Cr代替Mo外, 它的功能和包括金属原子簇在内的结构都可能与MoFe相似.     

SPG3A基因的一个新突变导致重症遗传性痉挛性截瘫

在一个重症、病情进展迅速的西藏遗传性痉挛性截瘫(HSP)家系的SPG3A基因中发现了一个以前未报道的致病性新突变, c.1228G > A (p.G410R). 这一突变发生在进化上高度保守的碱基上, 且在家系中与疾病表型共传递; 但在对照组中阙如. 蛋白质结构预测表明, 该p.G410R的改变发生在atlastin分子中鸟苷酸蛋白结合域与跨膜螺旋区的联结部位, 并且位于一个α 螺旋的起始点. 这一突变很可能破坏了这一跨膜螺旋结构, 并引起该分子内跨膜区整体结构的改变. 研究结果表明, SPG3A基因的突变可引起重症HSP, atlastin分子中鸟苷酸蛋白结合域与跨膜螺旋区间的联结部位可能在决定疾病的严重性上起重要作用. 本研究为SPG3A引起的HSP在表型严重性与atlastin分子结构改变程度之间可能存在的关系提供了证据.     

磁螺菌MSR-1磁小体缺失突变株NM21 Tn5侧翼序列的克隆及功能分析

利用mini-Tn5 lacZ2对磁螺菌(Magnetospirillum gryphiswaldense) MSR-1进行转座插入突变, 获得磁小体缺失突变株NM21. 通过锚定PCR从NM21中克隆出Tn5插入位点的侧翼序列, 获得长3073 bp的DNA片段, 其中含有3个ORF, Tn5插入在ORF1中, 互补实验证明该片段与磁小体合成相关. 对ORF1编码的蛋白进行同源比较和功能分析, 发现ORF1编码的蛋白中部有4个跨膜螺旋, 与其同源性较高的序列全部为二价阳离子转运蛋白. BLAST软件分析表明, ORF1编码的蛋白具有COG0053和PRK09509结构域, 与FieF和MMT1等二价阳离子转运蛋白家族CDF (cation diffusion facilitator)有相同的结构域, 推测其为磁小体膜上Fe2+的转运蛋白, 且可能在去除Fe2+对细胞毒害的过程中起着重要作用.     

纳米MgO的可控制备及其对B. niger的杀灭性能

以Mg(NO₃)₂·6H₂O, 无水Na₂CO₃, 无水Na₂SO₄, 尿素和氨水为原料, 采用不同方法制备了不同粒径的纳米MgO. 用所合成的纳米MgO对B. niger (枯草杆菌黑色变种芽孢)进行了杀菌实验并与常见的光催化杀菌材料TiO₂进行比较. 通过XRD, TEM, BET和FT-IR手段对样品进行测试和表征, 结果表明, MgO的杀菌能力随粒径减小而增大. 与纳米TiO₂相比, 纳米MgO及以纳米MgO改性的内墙涂料, 无论实验过程光照与否, 对B. niger均表现出更好的杀灭活性. 对MgO杀菌机理进行初步探讨, 表明MgO极易水合, 使粉体表面包覆一层OH^-, 利于高浓度O₂^-的存在, 而强氧化性的O₂^-离子破坏了B. niger细胞壁的肽键, 从而起到杀菌作用.     

产酸克氏杆菌(Klebsiella oxytoca)钼铁蛋白α-423~(Ile)位点的突变导致固氮酶催化活性降低

基于前期对固氮酶催化过程中存在两条电子传递通路的推论,探索从与P原子簇共价相连的β-93Cys出发至FeMoco之间重要的氨基酸位点.通过分析固氮酶钼铁蛋白的结构,利用体外定点突变和基因替代技术,将产酸克氏杆菌(Klebsiella oxytoca)固氮酶β-102Asn,α-431Lys和α-423Ile位点分别替换为β-102Ala,α-431His和α-423Pro,获得Nβ102A,Kα431H和Iα423P突变株.3个突变对细菌固氮生长有不同程度的影响,其中Iα423P突变株几乎无固氮生长,细胞乙炔还原活性显著下降;在42 L发酵罐中培养,其细胞最高固氮酶活性仅为野生型菌株的1/6;qRT-PCR检测发现此突变株nifD基因4倍的上调表达.分离纯化Iα423P钼铁蛋白,其最高C2H2和H+还原水平分别为野生型的13%和21%.根据以上研究结果推论,突变固氮酶的催化活性显著降低,或与直接打破α-423Ile与高柠檬酸长臂之间的氢键有关,推测α-423Ile是固氮酶催化底物还原过程中,电子经高柠檬酸长臂进入活性中心Mo位的入口氨基酸.     

缺失nifZ棕色固氮菌突变株(DJ194)钼铁蛋白的金属原子簇的组成与分布

经DEAE 52, Q-Sepharose和Sephacryl S-200柱的厌氧层析, 从缺失nifZ基因的棕色固氮菌突变株(DJ194)中纯化得到固氮酶钼铁蛋白(ΔnifZ Av1). 厌氧天然电泳后的Western blotting和SDS-变性凝胶电泳显示, ΔnifZ Av1的电泳迁移率、分子量和亚基组成等与野生种钼铁蛋白(OP Av1)相似; 而且ΔnifZ Av1的Mo含量、EPR信号(g ≈ 4.3, 3.65和2.01)及660 nm附近的圆二色摩尔消光系数(Δε)也都与OP Av1较相似, 表明ΔnifZ Av1除具有α₂β₂四聚体结构组成外, 还含有与OP Av1数量相当的、具有3/2自旋态的还原FeMoco. 然而, ΔnifZ Av1的Fe含量和对底物 (C₂H₂, H⁺和N₂)的还原活性都较低, 分别约为OP Av1的74%和46%~50%, 而反映P-cluster状况的450 nm附近的Δε也明显低于OP Av1, 说明ΔnifZ Av1与OP Av1的差别在于P-cluster, 而不在于FeMoco, 而且是在于ΔnifZ Av1中P-cluster数目的减少(约50%), 而其组成或氧还状态并未改变. 据此推测ΔnifZ Av1(DJ194)的结构为: 一个αβ亚基对含有一个FeMoco和一个P-cluster, 而另一个αβ亚基对只含FeMoco, 无P-cluster. 由于nifZ基因的缺失只造成了钼铁蛋白中2个P-cluster中的一个不能组装, 因此推测P-cluster的组装可能不是受单一基因产物的影响并由此提出了NifZ的可能作用机理.     

L-胱氨酸桥连β-环糊精的合成及其对客体分子的协同键合

通过6-碘代-β-环糊精与L-胱氨酸反应合成了L-胱氨酸桥连β-糊精(1), 并通过¹H NMR, ¹³C NMR, 红外和拉曼光谱, 以及元素分析等对其结构进行了表征. 进而采用荧光光谱滴定法测定了该桥连环糊精与几种染料分子在25℃磷酸缓冲溶液(pH 7.2)中的配位稳定常数, 讨论了其对不同客体分子键合行为的差异. 主-客体间相互作用的二维核磁研究进一步证实了桥连环糊精对客体分子的协同键合作用.