本文關鍵詞：嗜鹽古生菌溫和病毒SNJ1溶源裂解調控機理的研究

  更多相關文章： 嗜鹽古生菌溫和病毒 溶源-裂解調控 超感染免疫 SpoVT-AbrB

【摘要】：對于溫和病毒而言,其溶源-裂解選擇的調控貫穿著整個病毒侵染過程的生命周期。人們對細菌病毒的溶原裂解調控機制已有較深入的理解,但對極端環(huán)境下古生菌病毒-宿主相互作用關系,特別是針對嗜鹽古生菌病毒卻知之甚少。SNJ1是存在于嗜鹽古生菌Natrinema sp.J7-1細胞內的溫和病毒,其衣殼結構呈現二十面體球狀,含脂質內膜,具有獨特的分類地位,是新的病毒科——球脂狀病毒科(Sphaerolipoviridae)β屬的模式病毒株。與早期發(fā)現的兩株頭尾狀且基因同源性極高的嗜鹽古生菌溫和病毒φH和φCH1相比,SNJ1無論是在結構還是基因排布上都與它們存在明顯差異。SNJ1的前病毒以環(huán)狀雙鏈質粒DNA(pHH205)的形式存在于宿主細胞中。它不能侵染J7-1菌株,但侵染不攜帶質粒的Natrinemasp.CJ7菌株時可產生噬菌斑,也可以較高比例形成溶源菌,即從CJ7菌株變成J7-1菌株,說明存在著一個控制該病毒選擇溶源或裂解途徑的調控機制。類似于經典的溫和病毒λ噬菌體,SNJ1也可被絲裂霉素C(Mitomycin C,MMC)誘導進入裂解途徑,但其基因組中的預測蛋白均與已知的CⅠ、CⅡ類似蛋白無同源性,暗示它可能采取新的策略來建立或維持溶源狀態(tài)。實驗室前期曾基于SNJ1病毒基因組和大腸桿菌復制區(qū)成功構建了E.coli-Natrinemasp.J7全長穿梭載體pYC-S。本研究對CJ7/pYC-S用MMC進行處理,發(fā)現其裂解液能在CJ7鋪制的雙層平板上同時產生數量不一的空斑和濁斑,而攜帶野生型SNJ1前病毒(pHH205)的J7-1菌株經同樣處理后形成的噬菌斑均為濁斑;之后對濁斑病毒、空斑病毒及野生型SNJ1病毒的侵染能力進行比較,發(fā)現空斑病毒裂解宿主的能力較野生型SNJ1顯著增強,而濁斑病毒的情況則與野生型SNJ1類似,對宿主細胞生長的影響也無明顯變化;挑取一定數量的這兩種噬菌斑進行測序鑒定,發(fā)現空斑病毒均部分缺失了 orf4區(qū)域(293-499bp處),而濁斑病毒基因組的orf4區(qū)域則保持完整。轉錄起始位點分析實驗排除了該區(qū)域對下游基因轉錄情況的直接影響,說明orf4或其編碼產物可能與病毒早期溶源裂解的選擇調控有關。進一步利用pYC-S載體進行orf4基因的定向改造,發(fā)現攜帶orf4缺失突變體的CJ7菌株經MMC誘導后均只能產生空斑病毒,證明orf4確實與SNJ1溶源裂解調控過程直接相關;此外,和野生型SNJ1病毒感染CJ7菌株時可以較高比例選擇走溶源化道路的現象不同,經多次嘗試均未分離篩選到空斑病毒感染CJ7菌株形成的溶源菌,說明orf4很可能是決定SNJ1早期溶源/裂解選擇過程中溶源化建立的關鍵因素。另一方面,利用基于J7染色體復制區(qū)構建的Natrinemasp.J7-E.coli穿梭載體pFJ6在CJ7-F菌株(pyrF缺失的尿嘧啶缺陷菌株)中表達orf4基因。發(fā)現該重組菌株(CJ7/pFJ6-1-656)和J7-1菌株一樣,可徹底抑制SNJ1的侵染,無法形成噬菌斑。進一步對orf4進行分段表達,發(fā)現僅表達gp4N端33個氨基酸即可賦予宿主對SNJ1病毒產生"免疫性"。有意思的是,SNJ1感染重組菌株CJ7/pFJ6-1-656時可篩選到同時攜帶PFJ6-1-656和pHH205的溶源菌株。對該溶源菌株的質粒穩(wěn)定性和病毒誘導釋放曲線進行測定發(fā)現,orf4基因的額外表達并未對SNJ1前病毒基因組(PHH205)的復制、DNA的分配及病毒的釋放產生明顯影響,側面反映orf4可能是通過抑制病毒進入細胞從而幫助宿主建立超感染免疫。綜上所述,本研究通過一系列遺傳學實驗,最終發(fā)現SNJ1基因組上orf4(499-293)的預測編碼大小為68個氨基酸的蛋白gp4同時參與了 SNJ1早期溶源途徑的選擇和宿主超感染免疫性的建立。進一步對J7-1經MMC誘導前后orf4及其相鄰基因的轉錄水平進行檢測,發(fā)現orf4和orf5-6的轉錄水平并不受MMC的影響,且orf4誘導前后的轉錄水平一直處于高水平的狀態(tài);另外,基于PSI-BlastP和HHpre對于orf4預測編碼蛋白gp4進行序列分析,發(fā)現gp4與一些轉錄調控因子及毒素-抗毒素系統(tǒng)(Toxin-antitoxin system,TAsystem)系統(tǒng)中的抗毒素蛋白具有序列相似性。不僅如此,gp4和這些相似性蛋白的二級結構均被預測或證實包含SpoVT-AbrB結構域,類似于AbrB-like Swapped Hairpin結構,由一個α螺旋連接一對β發(fā)夾結構組成。因此,gp4很有可能是控制SNJ1進行溶源、裂解選擇的關鍵調控因子,甚至是一個對病毒多個基因進行調控的全局調控因子。
【學位授予單位】：武漢大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：Q93

【相似文獻】

中國重要報紙全文數據庫 前1條

1 王有國;誰說我不殺人奪命[N];家庭醫(yī)生報;2007年

中國博士學位論文全文數據庫 前1條

1 劉瑩;嗜鹽古生菌溫和病毒SNJ2及其宿主溶原體系的相關研究[D];武漢大學;2015年

中國碩士學位論文全文數據庫 前1條

1 司馬琳珊;嗜鹽古生菌溫和病毒SNJ1溶源裂解調控機理的研究[D];武漢大學;2017年

，

本文編號：1265697