我国趋磁细菌的分布及其磁小体的研究

1975年,美国生物学家Blakemore首次发现趋磁细菌(Magnetotactic bacterium).随后一些学者不断从各地的淡水池塘、河流、海洋沉积物表层及潮湿的草原土壤中分离到各种形态的趋磁菌(球形、杆形、弧形、螺旋形).在北半球分离到的趋磁菌会伺地理北极(即地磁南极S)游动;在南半球趋磁菌则趋向地理南极(即地磁北极N)泳动;在赤道附近则既有趋向S极,也有趋向N极的.趋磁菌为微好氧菌,革兰氏染色阴性(Gˉ),生有端生或丛生鞭毛,其对磁场的反应敏感是由于体内含有排成链状或散列的磁小体(magnetosomes).这些磁小体具有重要的应用价值.近年来,美、英、德、日本等国的学者竞相开展研究,1991年日本的Matsunaga等人又分离出好氧生长的趋磁细菌.目前在我国趋磁细菌的研究很少,国内外更无黄土趋磁细菌的报道.本文就我国淡水湖泊及西安段家坡黄土等土壤中趋磁菌的分布、生物学及培养特征、磁小体的特性作一报道。     

趋磁细菌磁小体的生物矿化作用和磁学性质研究进展

趋磁细菌磁小体研究是揭示生物矿化作用和探索生物活动与地磁场之间联系的重要研究内容。细菌成因的磁铁矿颗粒也是部分湖泊和海洋沉积物磁性的主要载体。本文将在介绍趋磁细菌基础上,重点评述磁小体形成过程研究、磁测量技术、沉积物中化石磁小体的识别方法、环境指示意义等方面的新进展,并简要展望未来磁小体研究及其应用前景。     

黄土-古土壤序列中趋磁细菌分布和磁小体形成的古环境研究

选择甘肃西峰和陕西段家坡两个黄土剖面,采取磁化率变化显著的L₆-S₅-L₅层段,在8~18℃室温、25,26和30℃左右等多种条件下富集培养趋磁细菌(MB),通过透射电子显微镜(TEM)观察各样品中MB,的多少、大小、形态,以及其中磁小体(MS)的特征．总的来说,MB广泛存在于黄土－古土壤序列之中,古土壤中MB及其细胞内的MS相对较多,菌体形态亦较多,有杆状菌、弧形菌等;其中的MS基本呈链状沿细胞长轴排列．其次,黄土剖面中趋磁细菌的分布与古气候环境存在一定的关系．从黄土剖面中MB和MS的分布可推测：在整个黄土－古土壤序列形成时期,黄土高原地区古气候一直处于频繁波动状态,由西北而东南,气候呈逐渐变暖趋势,波动也更趋频繁     

奇妙的趋磁细菌

在战国时代,我们的老祖宗就发现了磁石指南北的特性,从而发明了“司南”。“司南”是在一个标有方位的盘子中央放一柄可以旋转的勺状磁体,勺柄所指即“南”。它十分精美,但毕竟是个仪器,并非活体。     

趋磁细菌Magnetospirillum magneticum AMB-1全细胞和纯化磁小体的磁学比较研究

趋磁细菌磁小体化石是湖泊海洋沉积物的重要磁性载体和古环境替代性指标. 对纯培养趋磁细菌Magnetospirillum magneticum AMB-1的全细胞样品和纯化磁小体样品的磁学和电子显微镜分析结果表明: AMB-1合成的磁小体是单畴磁铁矿, 它们在胞内呈片段状的单链排列(由3~5条短链组成). 全细胞和纯化磁小体样品之间的磁学性质的显著差异主要由静磁相互作用(与磁小体的空间排列有关)造成. 对于全细胞样品, 链内磁小体间的静磁相互作用强, 而链间的静磁相互作用弱, 其?比值为3.0; 对于纯化磁小体样品, 磁小体链的坍塌聚集导致链间和颗粒间的静磁相互作用都明显增强, 导致样品的矫顽力降低, ?比值降至1.5. 这些结果对于认识磁小体化石的古地磁学和环境磁学意义以及拓展磁小体在生物材料方面的应用具有参考价值.     

磁小体蛋白介导磁性纳米颗粒仿生合成

趋磁细菌磁小体是由生物膜包裹且呈链状排列的磁性纳米颗粒,磁小体通过生物矿化形成的磁性纳米颗粒具有规则的形状、均一的粒径及较高的结晶度,引起了研究者的广泛关注.磁小体膜由磷脂和脂肪酸组成,磁小体膜脂质囊泡实际上是一个控制磁性纳米颗粒精确合成的纳米反应器.磁小体膜内的一系列生物矿化蛋白控制着铁的转运、铁的氧化还原、磁性纳米颗粒的形核以及生长.目前,磁小体生物矿化的具体机制尚未明确且磁小体难以实现规模化生产,因此引发了人们对仿生合成磁小体的研究.体内研究显示,磁小体蛋白如Mms6、MamC、MmsF、MamG和MamD对磁小体的尺寸和形貌具有重要的调控作用,被认定为用于仿生合成磁小体的最好候选蛋白.一些工作已经对源于趋磁细菌的Mms6、MamC、MmsF等重组蛋白介导的磁性纳米颗粒的仿生合成进行了研究.这些研究不仅能够帮助我们更好地理解磁小体的生物矿化过程,而且能够制备出高质量的类磁小体磁性纳米颗粒.本文重点综述了几种重要的磁小体蛋白在介导磁性纳米颗粒仿生合成方面的研究进展,并对其未来发展进行了展望.     

全球趋磁细菌数据库的建立

趋磁细菌是研究生物矿化的模式微生物.鉴于磁小体在生物矿化、Fe生物地球化学循环、沉积剩磁、环境指示和磁性材料方面的重要性,趋磁细菌研究已成为微生物学、地球科学和材料科学共同关注的重要课题.本文搜集并整理了截至目前全球趋磁细菌的实验观测数据,建立了首个综合性的趋磁细菌数据库.数据库包括了已发表的趋磁细菌16S rRNA基...     

miRNA基因和编码基因启动子区核小体定位分析

研究了把基因启动子区的核小体定位对于分析基因的转录调控具有重要意义.利用核小体定位的预测技术——弯曲度谱,分析了编码基因和miRNA基因启动子周围核小体定位的特征.基因的转录起始位点处,有一个核小体缺失区域,且在下游约200bp处,有较强的核小体定位信号.独立转录的内含子miRNA基因与基因间区miRNA基因,在启动子区具有相似的核小体定位特征,在上游0～-400bp间,有一个较宽的核小体缺失区域,在该区域分布有较多的转录因子结合位点;而依赖编码基因转录的内含子miRNA基因,其启动子与蛋白编码基因启动子具有相似的核小体定位特征,在转录起始位点上游-200～-400bp和-400～-600bp处,各有一个较强的核小体定位.这些结果表明,独立转录的miRNA基因(包括基因间区miRNA和独立转录内含子miRNA)和蛋白编码基因,在启动子区可能具有不同的核小体定位特征.核小体定位不仅参与编码基因的转录调节,也影响miRNA基因的转录.     

天然磁靶向纳米药物载体磁小体研究进展

磁小体是一类存在于趋磁细菌体内,表面由脂质双分子层包裹,对磁场具有敏感性的纳米级单磁畴晶体.凭借其良好的生物相容性及表面可修饰等显著优势,可作为一种新型的天然磁性纳米载体应用于多种生物活性物质的固定负载,在靶向治疗方面有着广阔的应用前景.本文主要介绍了天然磁小体的来源及较人造磁性纳米颗粒的结构优势,概括了磁小体用作药物靶向载体的最新研究进展,并在此基础上探讨了磁小体载药研究中存在的问题及其发展前景.     

组蛋白和核小体在基因转录中的作用

有证据表明,染色质和核小体构型的改变在转录的起始中起着重要的调节作用。根据这方面的最新研究进展,结合部分实验结果,初步探讨了以相关问题：（１）转录起始与核小体改构（ｎｕｃｌｅｏｓｏｍｅ ｒｅｍｏｄｅｌｉｎｇ）。评述了两类起不同作用的核小体改构复合体（ｎｕｃｌｅｏｓｏｍｅ ｒｅｍｏｄｅｌｉｎｇ ｃｏｍｐｌｅｘｅｓ）,一类是具有ＤＮＡ激活的ＡＴＰ酶活性的复合体,它们通过重构核小体的组蛋白核或改变ＤＮＡ     

基因表达调控机制——操纵子模型的确立

笔者介绍了基因表达调控机制--操纵子模型建立的过程：诱导物和阻遏物的发现及对其性质的研究;调 节基因和操纵基因的发现及对其性能的分析;操纵子模型建立和实验验证。     

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.     

细菌的生殖

繁殖是生命的最基本特征之一,生命都有一种繁衍后代的欲望和本能,细菌虽然是一种低等的生命形式,但它们同样也忠实地履行着大自然的这一规律,那么这些微小的生命是如何生儿育女的呢?无性裂殖细菌最基本的一种繁殖方式是以二均分裂形式进行的无性裂殖,这是一种原始的生殖方式,即母细胞分裂为与自己一模一样的两个子细胞,在生活条件最适宜的情况下,大部分细菌裂殖的速度相当快,以大肠杆菌为例,它每分裂一次只需要大约20分钟,照这个速度,一个大肠杆菌的后代一昼夜就是4722,366500万亿个(重约4722吨),48小时后这个数目可以达到2.2×1043这么一个…     

水稻淀粉合成相关基因分子标记的建立

稻米品质改良是水稻育种的重要方面, 传统的常规育种方法由于缺乏对目标基因有效检测的手段, 无法对稻米品质的基因型进行有效操作, 因而品质改良进展缓慢. 利用分子标记辅助选择与传统育种技术相结合, 可以在对稻米外观品质进行鉴定的同时, 对被选个体的基因型进行准确的鉴定. 结合品质的测定, 可以大大提高育种效率. 但是, 目前可用于稻米品质分子辅助育种的分子标记很少. 稻米品质与淀粉组分密切相关, 我们分析了16个典型水稻品种18个在淀粉合成中的重要基因的全基因序列, 明确了各个基因在不同种质中的等位变异, 设计了51个可以区分不同等位基因变异的分子标记, 这可为稻米品质的分子育种提供可靠的依据.     

阴沟肠杆菌B8拮抗活性相关基因的克隆与分析

为研究具有广谱拮抗活性的阴沟肠杆菌B8的拮抗机理, 应用自杀性质粒pZJ25, 将Tn5转座到B8的染色体上, 筛选到2株拮抗活性丧失的菌株. 选择其中B8F突变株, 应用Tn5上的Kan^r基因作为标签, 对Tn5插入位点右侧的拮抗活性相关基因片段进行了克隆, 筛选得到质粒pTLF, 经亚克隆后测序, 获得F片段735 bp的序列. 提取原始菌株B8基因组DNA, 酶切后与PstⅠ接头连接, 应用接头引物和根据F片段设计的特异引物, 在F片段的左右两侧进行染色体步行, 获得了F片段(Tn5插入位点)左侧的1106 bp序列和F片段右侧的664 bp序列. 生物信息学分析显示, 获得的B8菌株拮抗相关基因序列包含3个ORF, 与Pantoea agglomerans的andrimid生物合成基因簇(基因GenBank登录号AY192157)有较高的同源性, 分别对应于admM, admN和admO共3个基因. 被Tn5插入破坏的ORF(命名为anrF基因)对应于admM (Polyketide 合酶基因), 插入位点位于终止密码前214 bp处. 由此证明, anrF基因与B8菌株的拮抗活性相关, 推测B8菌株产生的拮抗物质为andrimid.     

圈卷产色链霉菌尼可霉素生物合成基因sanB的克隆、结构和功能

从圈卷产色链霉菌７１００中克隆到６ｋｂ与尼可霉素合成有关的ＤＮＡ片段,对其中的部分片段进行了序列分析,其中１．９ｋｂ的Ｔｔｈ１１１Ⅰ片段含有一个１７４０ｂｐ的完整可读框,起始密码子为１００ｂｐ处的ＧＴＧ,终止密码子为１８４０ｂｐ处的ＴＧＡ,编码一个由５８０个氨基酸残基组成的蛋白质。     

水稻的病程相关基因

在几乎所有的植物中都有病程相关(pathogenesis-related,PR)基因的报道,其广泛存在及序列特征和功能的保守性提示着其重要性.最初发现PR基因主要是由于它们在植物受到病原物侵染时会大量表达.但近年来的研究表明,PR基因在衰老、伤害、非生物逆境胁迫、激素处理甚至正常生长发育过程中也发挥着作用.由于PR基因种类、数目较多,前期的命名系统不统一,给深入了解PR基因的功能造成了不便.本文系统整理了水稻PR基因的相关报道,集合了PR基因的类别、数目、名称、注释信息、代表性基因的功能,归纳了PR基因在抗病、抗逆和发育过程中的转录或表达特征及转PR基因后的表现,并以Loc号和序列为核心,将文献中有不同名称的同一基因进行了对应.另外,还展望了水稻PR基因研究的意义和今后的重点研究方向,以供同行参考.     

磁螺菌(Magnetospirillum gryphiswaldense)氢酶基因功能分析及对细胞生长的影响

探讨了磁螺菌(Magnetospirillum gryphiswaldense MSR-1)氢代谢与细胞生长、磁小体合成之间的关系. 分别构建了吸氢酶大亚基基因hupL缺失突变株L206和氢酶大亚基基因hyaB与hupL的双缺失突变株B206. 比较了野生型菌株与突变株在摇瓶培养条件下的吸氢量、放氢量、细胞生长曲线和铁的吸收, 并结合电子显微镜观察了细胞内磁小体合成情况. 结果表明, 磁螺菌HupSL为专一性的吸氢酶, HyaAB为专一性的放氢酶; L206在磁小体合成过程中的放氢量相对较高, 其生长速度、铁吸收速度明显快于MSR-1及B206. 推测磁螺菌可通过上述吸氢酶和放氢酶的作用适当调节细胞内还原力的平衡, 促进铁的吸收和磁小体合成.     

通过叶绿体基因工程表达聚3-羟基丁酸酯合成相关基因

构建了含phbB, phbA, phbC和aadA基因表达盒的叶绿体整合及表达载体, 通过基因枪轰击法转化烟草. 对具壮观霉素抗性的植株进行PCR和Southern等分析, 确证外源基因已整合到叶绿体基因组中, 同时测定了其同质化程度. Northern点杂交、RT-PCR分析结果表明, 叶绿体型转基因植株中目的基因在转录水平的表达明显高于核转化植株中相应基因, 并且未观察到基因沉默现象. 叶绿体型转基因植株还具有环境安全性好、底物丰富、产物区域化等优点, 表明叶绿体基因工程在转基因植物生产聚3-羟基丁酸酯(PHB)方面极具潜力.     

一个与人鼻咽癌相关新基因的克隆

利用高密度ｃＤＮＡ微阵列表达检测技术,筛选出在成人正常鼻咽组织高表达而在成人咎咽低分化鳞状细胞癌组织中低表达的ＥＳＴＮ２７７４１,用ＲＴ－ＰＣＲ技术证实之,进而由该ＥＳＴ克隆出长度为１０９６ｂｐ的新基因,利用生物信息学分析发现,该序列有含有完整的阅读横架,编码２５６个氨基酸,在５＇端起始密友子上游有终止密友子ＴＡＡ,３＇端有加尾信号ＡＡＴＡＡＡ和ｐｏｌｙ Ａ尾,该新序列在非宙余的核酸序列数据 比