群体感应系统二在抵御噬菌体侵染过程中的机制研究

论文摘要

细菌群体感应系统具有监控种群密度、调控菌群生理功能的作用,并能增强细菌对外界不良因子的抵御能力,而噬菌体是细菌的“天敌”,也是抑制细菌最为重要的生物因子。探讨群体感应系统介导下细菌对噬菌体的抵御机制无疑具有重要的理论和实践意义。本论文以大肠杆菌BW25113和T4噬菌体为材料开展了相关研究,重点开展了群体感应系统二在协助宿主抵御T4噬菌体侵染过程中的作用机制研究。研究得到了如下结果:1.研究明确了lsrB所编码的蛋白是信号分子AI-2进入胞内的受体。研究发现△lsrB菌株对外源添加信号分子AI-2的添加无反应;而同时lsrB基因的缺失将导致噬菌体对大肠杆菌的侵染能力提高约21%。2.初步明确了大肠杆菌经AI-2介导可通过如下两个机制来抵御T4噬菌体的侵染:首先大肠杆菌通过AI-2系统介导降低了T4噬菌体吸附位点的表达,研究证明经AI-2介导噬菌体吸附受体基因ompC、waaA、waaQ的转录水平分别降低了40%、35%、20%,从而导致噬菌体的吸附量降低了19%。其次研究证明了大肠杆菌可以通过AI-2介导降低宿主基础代谢来增强对噬菌体的抵御能力,研究表明通过AI-2介导可以将宿主基础代谢相关基因csrA、ptsG、ptsH、ptsI的转录水平下调约50%。通过以上两种综合作用最终可降低T4的侵染能力约26%。3.研究也证明了大肠杆菌AI-2无法通过激活CRISPR系统来达到抵御噬菌体侵染的目的:研究证明群体感应系统二的激活没有显著改变CRISPR系统相关基因hns、leuO、casE的转录水平。本论文首次在国内外证明了大肠杆菌群体感应系统二直接参与了宿主对噬菌体侵染的抵御调控,初步明确了大肠杆菌群体感应系统二在协助宿主抵御T4噬菌体侵染过程中的功能及作用,研究结果为更好地认知群体感应系统的功能和探索宿主-噬菌体相互作用的机制提供了新视角。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 引言
•   1.2 群体感应
•     1.2.1 革兰氏阳性菌的群体感应
•     1.2.2 革兰氏阴性菌的群体感应
•     1.2.3 种间群体感应
•     1.2.4 大肠杆菌的群体感应系统
•   1.3 噬菌体概述
•     1.3.1 噬菌体分布及特征
•     1.3.2 噬菌体分类及其作用机制
•     1.3.3 细菌对噬菌体的抵御机制
•   1.4 群体感应介导宿主与噬菌体的相互作用
•   1.5 研究目的及意义
• 第二章 信号分子AI-2 在协助大肠杆菌抵御T4 噬菌体中的功能检测
•   2.1 实验材料
•     2.1.1 实验菌株和质粒
•     2.1.2 培养基的配制
•     2.1.3 抗生素等的配制
•   2.2 方法
•     2.2.1 仪器和试剂
•     2.2.2 检测添加信号分子AI-2 后野生型大肠杆菌对T4 噬菌体的敏感性变化
•     2.2.3 群体感应系统受体基因lsrB的敲除
•     2.2.4 lsrB基因回补菌株及对照菌株的构建
•     2.2.5 群体感应基因lsrB缺失后菌株对T4 噬菌体的敏感性变化
•     2.2.6 群体感应基因lsrB回补型菌株对T4 噬菌体的敏感性变化
•     2.2.7 检测外源添加信号分子AI-2 后△lsrB菌株对T4 噬菌体的敏感性变化
•     2.2.8 通过菌液浊度变化检测△lsrB菌株对噬菌体的敏感性
•     2.2.9 生长曲线的测定
•   2.3 实验结果
•     2.3.1 T4 噬菌体对外源添加信号分子大肠杆菌菌株侵染率的变化情况
•     2.3.2 lsrB基因敲除菌株（△lsrB）及回补型菌株（p CA24N-lsrB）的检测
•     2.3.3 T4 噬菌体对lsrB基因缺失以及回补菌株侵染率的变化情况
•     2.3.4 T4 噬菌体对lsrB菌株添加信号分子AI-2 后侵染率的变化情况
•     2.3.5 △lsrB菌株对T4 噬菌体的敏感性
•     2.3.6 信号分子AI-2 对菌株生长速度的影响
•   2.4 讨论
• 第三章 信号分子AI-2 介导的大肠杆菌抵御T4 噬菌体的机制研究
•   3.1 实验材料
•     3.1.1 实验菌株
•     3.1.2 培养基的配制
•     3.1.3 抗生素等的配制
•   3.2 方法
•     3.2.1 仪器和试剂
•     3.2.2 细菌总RNA的提取
•     3.2.3 cDNA的合成
•     3.2.4 实时荧光定量PCR检测相关基因的表达量变化情况
•     3.2.5 检测信号分子AI-2对T4 噬菌体吸附量的影响
•   3.3 实验结果
•     3.3.1 大肠杆菌CRISPR系统基因转录水平检测
•     3.3.2 信号分子AI-2对T4 噬菌体吸附量的影响
•     3.3.3 T4 噬菌体附位点基因转录水平的检测
•     3.3.4 群体感应系统AI-2 中重要调控基因lsrB、lsrK转录水平的检测
•     3.3.5 代谢水平相关基因转录水平的检测
•   3.4 讨论
• 第四章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 攻读硕士学位期间发表的论文和专利

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 张东芳

导师: 魏云林

关键词: 群体感应系统二,大肠杆菌,噬菌体侵染,信号通路

来源: 昆明理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 昆明理工大学

分类号: Q93

DOI: 10.27200/d.cnki.gkmlu.2019.001156

总页数: 81

文件大小: 3776K

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