一种新的细菌间基因水平转移途径? - - 枯草芽孢杆菌细胞间遗传重组过程的基本特性研究及机理揭示

基本信息
批准号:31270145
项目类别:面上项目
资助金额:80.00
负责人:陈向东
学科分类:
依托单位:武汉大学
批准年份:2012
结题年份:2016
起止时间:2013-01-01 - 2016-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:沈萍,杨明园,晋婷婷,王轶,刘莹,王玉晨,郭庆功
关键词:
给体细胞水平基因转移细胞间接触DNA枯草芽孢杆菌DNase敏感
结项摘要

In bacteria, horizontal gene transfer takes place by natural transformation, conjugation, or transduction. They can be distinguished by two simple criteria: sensitivity to the presence of deoxyribonuclease (DNase) and dependence on cell contact. We had observed that Bacillus subtilis could conduct cell to cell genetic exchange with the absence of additional free DNA. The process was once believed to be transformation since its sensitivity to DNase treatment. The source of the transforming DNA had been believed being made by PBSX, a kind of defecive prophage existing universally in B. subtilis genome. Nevertheless, the cell to cell genetic exchange frequencey of the related PBSX gene knockout mutants kept almost no change compared to that of wild type strains, and the intercellular genetic recombination frequency was much higer than that of "DNA to cell" transformation process conducted in the same condition, suggesting that specific extracellular DNA freguments resulted from the activity of PBSX may not be the key factor in this cell to cell horizontal gene tansfer process. In addition, the transformation ferquency was found to be correlative with the living cell density of the donor and dependent greatly on the physical contact of the DNA donor and recipient cells. The latter phenomenon made the process looks like conjucation rather than transformation. Therefore, the obersed process is actually different from all the three typical bacterial genetic exchange pathways, a new bacterial hozizatonal gene transfer mechanism could be expected upon further researches.

自然转化、接合和转导是目前已知的三种细菌基因水平转移途径,可以通过测试其是否依赖于细胞间接触以及对DNase处理是否敏感对它们进行区分。我们对枯草芽孢杆菌的研究发现,该菌可在不添加外源DNA的情况进行细胞间遗传重组,这个过程对DNase敏感,因此曾被认为是自然转化的一种形式,转化DNA则来自缺陷性原噬菌体PBSX的活动。但进一步的研究证实,PBSX相关基因缺失突变株和野生株相比在重组频率上并无明显变化,细胞间遗传重组的频率也远高于相同条件下游离DNA和受体细胞间的转化频率,说明PBSX活动产生的胞外DNA并非该遗传重组过程的决定因素。此外,这种发生在细胞间的遗传重组过程不仅和给体活细胞的密度关系密切,还严重依赖于给体和受体间的接触,使其看起来又类似于接合。因此,这个过程与目前已知的三种传统的细菌水平基因转移途径都有差异,对其开展深入研究将有可能导致一种新的细菌间遗传交换机制的发现。

项目摘要

在项目的资助下,我们通过系列实验确证枯草芽胞杆菌在固态基质表面发生的高效率细胞间水平基因转移过程总体而言属于自然转化,而非接合或转导。但是,不仅缺陷性原噬菌体PBSX活动产生的胞外DNA与该转化过程关系不大,而且在相同条件下细胞-细胞的转化效率明显高于等量游离DNA-细胞,且进行细胞间转化时的共转化片段至少可达1.2M,远高于以原生质体或人工提取的游离DNA作为转化DNA来源时所能达到的742kb和63KB。此外,该过程只能在发生在加有卡那霉素等抗生素或者基本培养基的选择性条件下,且细胞混合液涂布到固态基质上大约10 h后才能检测到重组子的产生。这种DNA给体细胞特性不仅普遍适用于不同枯草芽孢杆菌菌株,而且也适用于地衣芽孢杆菌。上述结果说明在环境中进行的这类基因水平转移过程中DNA给体细胞确实可能具有我们尚不太了解的重要生物学功能。对枯草菌单基因突变库进行了筛查,尚未发现能产生转化效率明显改变的DNA给体突变株,说明该过程可能受到多基因的复杂调控,有必要进一步通过系统的转录组分析来寻找关键的调控因子。此外,我们也证实对PBSX等相关自溶基因进行缺失突变确实可显著提升发酵培养物的生物量,这对于用芽胞杆菌生产益生菌或者表达基因产品的工业企业也有重要意义。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

DeoR家族转录因子PsrB调控黏质沙雷氏菌合成灵菌红素

DeoR家族转录因子PsrB调控黏质沙雷氏菌合成灵菌红素

DOI:10.3969/j.issn.1673-1689.2021.10.004
发表时间:2021
2

视网膜母细胞瘤的治疗研究进展

视网膜母细胞瘤的治疗研究进展

DOI:
发表时间:2018
3

敏感性水利工程社会稳定风险演化SD模型

敏感性水利工程社会稳定风险演化SD模型

DOI:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2021.04.003
发表时间:2021
4

当归补血汤促进异体移植的肌卫星细胞存活

当归补血汤促进异体移植的肌卫星细胞存活

DOI:
发表时间:2016
5

An improved extraction method reveals varied DNA content in different parts of the shells of Pacific oysters

An improved extraction method reveals varied DNA content in different parts of the shells of Pacific oysters

DOI:10.1051/alr/2019003
发表时间:2019

陈向东的其他基金

批准号:30070010
批准年份:2000
资助金额:14.00
项目类别:面上项目
批准号:51005013
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31701502
批准年份:2017
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11504363
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:91850102
批准年份:2018
资助金额:80.00
项目类别:重大研究计划
批准号:70273004
批准年份:2002
资助金额:15.00
项目类别:面上项目
批准号:51309245
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30670041
批准年份:2006
资助金额:8.00
项目类别:面上项目
批准号:61471305
批准年份:2014
资助金额:90.00
项目类别:面上项目
批准号:81374071
批准年份:2013
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:81571075
批准年份:2015
资助金额:67.00
项目类别:面上项目
批准号:30470032
批准年份:2004
资助金额:20.00
项目类别:面上项目
批准号:61731016
批准年份:2017
资助金额:280.00
项目类别:重点项目
批准号:60871024
批准年份:2008
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
批准号:81371249
批准年份:2013
资助金额:16.00
项目类别:面上项目
批准号:81171274
批准年份:2011
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:60572026
批准年份:2005
资助金额:6.00
项目类别:面上项目
批准号:71173009
批准年份:2011
资助金额:43.00
项目类别:面上项目
批准号:70772011
批准年份:2007
资助金额:20.50
项目类别:面上项目
批准号:31070077
批准年份:2010
资助金额:40.00
项目类别:面上项目
批准号:31770052
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:79970055
批准年份:1999
资助金额:8.70
项目类别:面上项目
批准号:30400422
批准年份:2004
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31570174
批准年份:2015
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:61171050
批准年份:2011
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:30770042
批准年份:2007
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:61154004
批准年份:2011
资助金额:15.00
项目类别:专项基金项目
批准号:30772076
批准年份:2007
资助金额:32.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

重组枯草芽孢杆菌合成甘露聚糖的调控机制研究

批准号:31700078
批准年份:2017
负责人:金鹏
学科分类:C0104
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
2

副干酪乳杆菌与枯草芽孢杆菌等菌群种间关系以及协同合作策略的研究

批准号:31470537
批准年份:2014
负责人:平文祥
学科分类:C0304
资助金额:90.00
项目类别:面上项目
3

蜡状芽孢杆菌群呕吐毒素基因簇的水平转移机理研究

批准号:31170006
批准年份:2011
负责人:胡晓敏
学科分类:C0101
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
4

肺炎链球菌黏附素A在轻链球菌属细菌间水平转移的途径研究

批准号:81100007
批准年份:2011
负责人:马千里
学科分类:H0102
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目