某些重要人类致病微生物分子进化的研究

摘要

志贺氏菌(Shigella)又名痢疾杆菌,是随着人类进化而发展起来的重要肠道致病菌,引起人的细菌性痢疾.大肠杆菌(Escherichia coli)又名大肠埃希氏菌,一些特定的O-抗原血清型引起人类的腹泻与尿道感染(如大肠杆菌O15),严重者可导致肾衰或死亡(如大肠杆菌O157,O111,O121).志贺氏菌与大肠杆菌的进化地位十分接近,有许多共同的生化和分子遗传学特征.O-抗原是革兰氏阴性菌最主要的表面多糖抗原,由于长期受到来自宿主的选择压力,具有非常丰富的多样性,大肠杆菌有166种O-抗原,志贺氏菌有33种O-抗原,其中13种O-抗原为二者所共有.合成O-抗原的基因是研究分子进化的最好的材料之一.该文通过对4株志贺氏菌和4株大肠杆菌的O-抗原基因簇的分子鉴定和对1株非常特殊的大肠杆菌的基因组上O-抗原常见位点的分子鉴定,以及对O-抗原特异基因(糖基转移酶基因和寡糖单位处理酶基因)序列与对O-抗原基因簇两侧序列(持家基因序列和非编码序列)的生物信息学分析,结果发现:O-抗原多样性可以通过O-抗原基因簇在细菌种属间和种属内的DNA横向转移形成.痢疾志贺氏菌7型的O-抗原基因簇与一个远缘的水生微生物Shewanella oneidensis的一段表面多糖基因簇在整体水平上有较高的同源性,二者是从一个共同祖先进化来的,这是细菌表面多糖抗原基因簇在种属间横向转移的一个新的典型证据,以前所知道的表面多糖基因簇在种属间的横向转移都发生在亲缘关系很近的菌中,这是首次发现两个远缘的种属间的表面多糖基因簇的横向转移.鲍氏志贺氏菌11型与大肠杆菌O105具有相同的O-抗原,二者O-抗原基因簇中的基因和结构也是完全相同的.同时,二者共有一个特殊的特征区别于常见的O-抗原基因簇——一个与其它基因方向相反的wzx基因,说明鲍氏志贺氏菌11型与大肠杆菌O105的O-抗原基因簇是先在二者中的一个菌里形成,又横向转移到另一个菌里的.这是细菌表面多糖抗原基因簇在种属内横向转移的一个新的典型证据.插入序列在细菌产生新的O-抗原形式中也起重要作用,大肠杆菌O3,O15和O57的O-抗原基因簇都是在插入序列的作用下形成的.O-抗原基因簇两侧的持家基因和非编码序列,以及O-抗原基因簇中的插入序列都可以介导O-抗原基因簇的横向转移.同时发现O-抗原基因簇中的3类主要基因有着不同的来源和进化历史,O-抗原基因簇是经过其中基因的多次横向转移形成的.

目录

Ⅰ志贺氏菌和大肠杆菌O-抗原基因簇分子进化的研究

第一部分前言

第一章研究背景简介

第二章本文工作的研究目标、内容和创新性

第二部分材料与方法

一、实验材料

二、实验方法

第三部分结果与分析

第一章O-抗原基因簇的分子鉴定

第二章O-抗原基因簇的分子进化

第三章O-抗原特异基因的筛选

第四部分讨论

第一章本文破译的志贺氏菌和大肠杆菌O-抗原基因簇的特征

第二章O-抗原基因簇的分子进化机制

第三章 生物酶法合成重要功能性单糖和募糖

第四章O-抗原特异基因PCR方法对致病菌的快速检测

第五部分结论

Ⅱ SARS冠状病毒比较基因组学的初步研究

第一部分前言

第一章研究背景简介

第二章本文工作研究目标、内容和创新性

第二部分材料与方法

一、实验材料

二、实验方法

第三部分结果和分析

一、SARS冠状病毒主要基因功能的分析

二、SARS冠状病毒的比较基因组学研究

第四部分讨论

第一章SARS冠状病毒基删子进化

第二章 对SARS冠状病毒研究的展望

第五部分结论

附录1参考文献

附录2博士研究期间的成果

致谢