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《南开大学》 2004年
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志贺氏菌和大肠杆菌O抗原基因簇的遗传进化及重要O抗原结构的研讨

杨静华  
【摘要】:脂多糖是革兰氏阴性细菌首要的外表成分,由内到外包含类脂A、中心多糖和O-抗原。O-抗原是细菌细胞最首要的外表抗原,为由重复的寡糖单位组成的多聚糖,每一种细菌都有品种不同的O-抗原存在,构成了自然界中最为杰出的生物多样性,编码组成这些多糖的酶的基因簇成为在DNA水平上研讨分子进化的最好的资料。O-抗原的多样性对细菌在人或动物体中的生计有极其重要的效果,一起也是在绵长的进化过程中压力挑选的成果。经过对其多样性发作的遗传根底和进化的研讨能够提醒致病菌的进化和构成机理。 在世界上初次对有特别进化位置的鲍氏志贺氏菌13型O-抗原的遗传、结构和进化进行全面的研讨。研讨成果标明它的O-抗原的主链上有稀有的糖磷酸键,具有酸不稳定性。榜首个基因的上游的剩余的IS的存在和3′端部分序列的较高的类似性暗示至少它的部分序列来历于霍乱弧菌O37,也与大肠杆菌O163的亲缘联系近。 经过对大肠杆菌O52 O-抗原的遗传和结构的研讨发现,它是一个依赖于ABC-2转运子组成的由异源双糖组成的O-抗原,并且组成它的基因簇定坐落galF和gnd基因之间。这在世界上归于初次发现。咱们又经过缺失和互补办法及SDS-PAGE和银染技能判定了wzm基因和糖基搬运酶基因orf16,并证明了wzm基因的存在和orf16现已失去了功用。又进一步猜测了单糖D-Fucf的生物组成途径。 当破译了鲍氏志贺氏菌10型的O-抗原基因簇后,发现它与鲍氏志贺氏菌6型的整个O-抗原基因簇序列有99.8-100%的相同性。进一步对它的O-抗原的结构、遗传和进化及致病菌构成机理进行研讨,初次发现一个完好的基因簇的横向搬运是由一个IS刺进到重要的功用基因内引起,也发现了一株进化前史最短的志贺氏菌:鲍氏志贺氏菌6型,是在距今不到1万年才从鲍氏志贺氏菌10型进化而来。 普遍认为志贺氏菌来历于大肠杆菌,可是对痢疾志贺氏菌3型和大肠杆菌O164的进化联系和致病菌构成机理的研讨提醒出一个特例,便是大肠杆菌O164是在近期从痢疾志贺氏菌3型进化而来。并且经过序列的准确比对发现因为2个碱基的刺进构成移码骤变,导致重要功用基因缺失,发作了新的O-抗原,构成了新的致病菌:大肠杆菌O164--一株能引起迸发盛行的EIEC。 也研讨了O-抗原结构很类似的大肠杆菌O56和O24的进化联系,基因的同源性较高,标明它们的进化联系密切。缺失了这两个菌的wzx、wzy基因和O24中猜测不出功用的orf9基因,并在同一菌中进行了相应基因的互补实验。标明它们都是有功用的。 志贺氏菌是跟着人类进化而构成的十分重要的致病菌,和大肠杆菌有十分近的亲 南开大学博士结业(学位)论文 之 碑 缘联系,本文经过对具有相同O一抗原结构的4对志贺氏菌与大肠杆菌序列剖析发现, 它们的序列类似性很高,具有相同的基因相同的摆放次序。进一步证明志贺氏菌属应 被划入致病性的大肠杆菌属更适宜。此外,发现二IB基因也是细菌横向搬运的一个同 源重组位点。对鲍氏志贺氏菌2型和大肠杆菌054序列的破译和剖析发现2切了C基因很 特别,它远离另三个基因二IBI万1坐落基因簇的3‘端。相同的状况出现在鲍氏志贺氏菌 9型中,这意味着柳了C在这三个菌中是一个重组位点。这两个成果使咱们对同源重组 位点有更新的知道。那便是一翻了双必盆C是细菌O一抗原基因簇同源重组频频的区域,但 在不同的菌中,重组位点会发作改动。 本研讨中有10个菌有二nB和二刀c,加上本实验室己经破译及网上查找到的大肠 杆菌的二nB和二刀C基因序列做进化树。这是榜首次在大肠杆菌中对朋nB和二nC基因 进行体系剖析。使咱们对*nB和~C的来历和介导的DNA的横向搬运有更深入的知道。 大肠杆菌01360一抗原中含有十分稀有的人体内很需求的单糖Pseudaminic acid 的同类糖。大肠杆菌0136是一株EIEC,与另两株EIEC大肠杆菌0164和0124有血清 穿插反响,咱们破译它的序列后,经过同源性查找判定了它的组成酶基因,并经过缺 失和互补对仲冬厂进行判定。 本研讨破译的多个基因簇中都含有刺进序列,发现这些刺进序列能够分红两类: 一类是刺进到O一抗原基因簇的重要功用基因中,导致基因缺失,发作新的O一抗原,形 成新的致病菌。如:鲍氏志贺氏菌6型,大肠杆菌0164的IS,并且它们都是在很近的 时期构成的,这种刺进序列很少见。另一类是刺进到O一抗原基因簇的ga1F和榜首个 基因之间,如鲍氏志贺氏菌13型和大肠杆菌056中的1S,大肠杆菌088和0161中的 H一reapeat。暗示这类刺进序列能经过同源重组介导DNA的横向搬运。所以,咱们的结 果也标明刺进序列在细菌O一抗原的进化和致病菌的构成中扮演重要人物。 总归,本研讨破译了9株志贺氏菌和巧株大肠杆菌的O一抗原基因簇的全序列,通 过对它们的遗传和进化的研讨和经过协作对重要或特别的O一抗原结构的研讨及经过缺 失和互补办法并结合SDS一PAGE和银染技能对重要基因的判定,一起诊释了志贺氏菌和 大肠杆菌0一抗原基因簇的遗传特征,提醒了致病菌的进化和构成机理,也使咱们对志 贺氏菌和大肠杆菌的联系有了更清楚的知道。也标明DNA的横向搬运是细菌外表多糖抗 原基因簇进化的重要途径。这是世界上初次如此体系的
【学位颁发单位】:南开大学
【学位等级】:博士
【学位颁发年份】:2004
【分类号】:R378

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