微生物结构与功能基因组研究进展(2)
三、揭示微生物不能被人工培养的机理
梅毒螺旋体至今仍不能在人工培养基上生长繁殖。因此获得梅毒螺旋体的DNA必须将螺旋体接种家兔，再从其中收集组织，提取螺旋体，进度较其他微生物困难得多。1995年报道了可通过"鸟枪法"断裂微生物基因组，通过克隆测序，可以再"装配"出全基因组，对梅毒螺旋体的基因组研究起了极大的推动作用。1998年已完成了这一病原微生物的全基因测序。其基因组是一环状的染色体，有1.138Mb，平均GTC含量为52.8%，测算有1.041 ORF。通过分析及与伯氏疏螺旋体基因组比较，发现梅毒螺旋体是一种"代谢功能不全"的微生物，只有很少数的酶作为酶的辅助因子，脂肪酸或组成DNA的成份。因此梅毒螺旋体通过"盗取"宿主的分子来维持生命。为此，约5%的基因均编码转递蛋白(transport protein)，将宿主中的氨基酸或糖转递入螺旋体。过去从未发现梅毒螺旋体的毒力因子，现已发现有编码的蛋白使螺旋体吸附于皮肤、骨骼、心脏等组织。还发现有22种不同的脂蛋白，可能与引起炎症有关。与伯氏疏螺旋体相比，梅毒螺旋体缺少σ32，是转录热休克蛋白基因的成份。虽然存在热休克蛋白基因，但因缺少这一转录因子，所以在梅毒螺旋体中不能测及热休克应答。但是由于梅毒螺旋体可产生GroELhe Dnak热休克蛋白，故对热处理仍有一定的敏感性，不过其热休克反应不强烈。有意义的是伯氏疏螺旋体也无σ32，但仍可产生热休克反应。进一步研究两种螺旋体的生物学功能可能会揭示这一差别的机理。
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四、新疫苗的开发
在奈氏脑膜炎B群MC58株完成全基因组测序的同时，该研究组同期发表了确认的疫苗候选株。这是在基因组测序完成后但不公布，立即着手研究开发疫苗的例子。MC58基因组为2.27Mb，含2158个ORF，其中1158(53.7%)为已知有生物学功能。在其基因组中发现了3个由横向DNA传递而获得的"岛"，其中2个岛有编码与致病性相关的蛋白。基因组分析发现奈氏脑膜炎球菌只能利用葡萄糖和麦芽糖作为其能源，与致病性相关的基因及其产物可分为几种类别：1)在呼吸道粘膜上形成集落的蛋白，包括编码Ⅳ型菌毛的基因，opa蛋白等；2)荚膜多糖和脂多糖；3)铁转移蛋白；4)多重耐抗生素蛋白。B组奈氏脑膜炎球菌疫苗的发展有不少问题，主要是其荚膜多糖中的一个成份〔α(2～8)N-乙酰神经氨酸或多聚唾液酸〕与人体中的多糖相同，故免疫原性弱并可能致自身免疫病。另一个问题是外膜疫苗可能因细菌变异而失效。用基因组中的570个ORF(可能表达在菌体表面或可分泌蛋白)在埃氏大肠杆菌中表达。成功地表达350种蛋白后，用以免疫动物获得抗体，再用抗体与完整细菌作ELISA或FACS测定，同时还测定杀菌试验。最后发现有数种新基因表达的蛋白，不仅存在细菌表面，还非常保守，并可诱生杀菌抗体反应。因此认为带有这种蛋白的疫苗是发展疫苗的候选菌株。
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五、微生物基因组与环境
从霍乱弧菌EL Tor N16961株完成的基因组测序发现，该菌有2个环状染色体，分别为2,961,146bp和1,092,314bp；共编码3,885个ORF。在大的染色体上编码绝大多数已知起主要作用的基因，如DNA、转录、转释和合成细胞壁的基因与致病性的基因，如复制编码毒素、表面抗原和粘附素等。小的染色体则含有很多基因，小染色体上还带有在质粒中发现的宿主嗜好(host addiction)基因和基因捕获系统(gene capture system)，整合岛。因此推测小的染色体起源于该菌祖先从外界捕获的一个巨大质粒。由于霍乱弧菌的基因组提供了在环境中自由存在的微生物如何转为对人有强致病性细菌的研究起点，分析这一细菌基因组将对细菌如何对环境因素应答而进化，演变的过程提供重要材料。, http://www.100md.com(闻玉梅)
梅毒螺旋体至今仍不能在人工培养基上生长繁殖。因此获得梅毒螺旋体的DNA必须将螺旋体接种家兔，再从其中收集组织，提取螺旋体，进度较其他微生物困难得多。1995年报道了可通过"鸟枪法"断裂微生物基因组，通过克隆测序，可以再"装配"出全基因组，对梅毒螺旋体的基因组研究起了极大的推动作用。1998年已完成了这一病原微生物的全基因测序。其基因组是一环状的染色体，有1.138Mb，平均GTC含量为52.8%，测算有1.041 ORF。通过分析及与伯氏疏螺旋体基因组比较，发现梅毒螺旋体是一种"代谢功能不全"的微生物，只有很少数的酶作为酶的辅助因子，脂肪酸或组成DNA的成份。因此梅毒螺旋体通过"盗取"宿主的分子来维持生命。为此，约5%的基因均编码转递蛋白(transport protein)，将宿主中的氨基酸或糖转递入螺旋体。过去从未发现梅毒螺旋体的毒力因子，现已发现有编码的蛋白使螺旋体吸附于皮肤、骨骼、心脏等组织。还发现有22种不同的脂蛋白，可能与引起炎症有关。与伯氏疏螺旋体相比，梅毒螺旋体缺少σ32，是转录热休克蛋白基因的成份。虽然存在热休克蛋白基因，但因缺少这一转录因子，所以在梅毒螺旋体中不能测及热休克应答。但是由于梅毒螺旋体可产生GroELhe Dnak热休克蛋白，故对热处理仍有一定的敏感性，不过其热休克反应不强烈。有意义的是伯氏疏螺旋体也无σ32，但仍可产生热休克反应。进一步研究两种螺旋体的生物学功能可能会揭示这一差别的机理。
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四、新疫苗的开发
在奈氏脑膜炎B群MC58株完成全基因组测序的同时，该研究组同期发表了确认的疫苗候选株。这是在基因组测序完成后但不公布，立即着手研究开发疫苗的例子。MC58基因组为2.27Mb，含2158个ORF，其中1158(53.7%)为已知有生物学功能。在其基因组中发现了3个由横向DNA传递而获得的"岛"，其中2个岛有编码与致病性相关的蛋白。基因组分析发现奈氏脑膜炎球菌只能利用葡萄糖和麦芽糖作为其能源，与致病性相关的基因及其产物可分为几种类别：1)在呼吸道粘膜上形成集落的蛋白，包括编码Ⅳ型菌毛的基因，opa蛋白等；2)荚膜多糖和脂多糖；3)铁转移蛋白；4)多重耐抗生素蛋白。B组奈氏脑膜炎球菌疫苗的发展有不少问题，主要是其荚膜多糖中的一个成份〔α(2～8)N-乙酰神经氨酸或多聚唾液酸〕与人体中的多糖相同，故免疫原性弱并可能致自身免疫病。另一个问题是外膜疫苗可能因细菌变异而失效。用基因组中的570个ORF(可能表达在菌体表面或可分泌蛋白)在埃氏大肠杆菌中表达。成功地表达350种蛋白后，用以免疫动物获得抗体，再用抗体与完整细菌作ELISA或FACS测定，同时还测定杀菌试验。最后发现有数种新基因表达的蛋白，不仅存在细菌表面，还非常保守，并可诱生杀菌抗体反应。因此认为带有这种蛋白的疫苗是发展疫苗的候选菌株。
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五、微生物基因组与环境
从霍乱弧菌EL Tor N16961株完成的基因组测序发现，该菌有2个环状染色体，分别为2,961,146bp和1,092,314bp；共编码3,885个ORF。在大的染色体上编码绝大多数已知起主要作用的基因，如DNA、转录、转释和合成细胞壁的基因与致病性的基因，如复制编码毒素、表面抗原和粘附素等。小的染色体则含有很多基因，小染色体上还带有在质粒中发现的宿主嗜好(host addiction)基因和基因捕获系统(gene capture system)，整合岛。因此推测小的染色体起源于该菌祖先从外界捕获的一个巨大质粒。由于霍乱弧菌的基因组提供了在环境中自由存在的微生物如何转为对人有强致病性细菌的研究起点，分析这一细菌基因组将对细菌如何对环境因素应答而进化，演变的过程提供重要材料。, http://www.100md.com(闻玉梅)