基因型

大腸桿菌基因型的基本概念

野生大腸桿菌(E.coli)的基因組DNA中有470個(gè)堿基對(duì)(bp)，內(nèi)含4288個(gè)基因。E.coli基因組中還包含有許多插入序列，如λ-噬菌體片段和些其他殊組分的片段，這些插入的片段都是由基因的水平轉(zhuǎn)移和基因重組而形成的，由此表明了基因組具有可塑性。利用大腸桿菌基因組的這種性對(duì)其行改，使其中的某些基因發(fā)生突變或者缺失，從而給大腸桿菌帶來(lái)可以觀察到的變化，這種觀察到的征叫做大腸桿菌的表現(xiàn)型(Phenotype)，把引起這種變化的基因構(gòu)成叫做大腸桿菌的基因型(Genotype)。具有不同基因型的菌株表現(xiàn)出不同的性。這些不同基因型性的菌株在基因程的研究和中具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。

大腸桿菌的主要基因型

大腸桿菌的主要基因型包括:與基因重組相關(guān)的基因型(如recA、recB和recC等)、與甲基化相關(guān)的基因型(如dam、dcm、mcrA、mcrB和C、mrr和hsdM等)、與點(diǎn)突變相關(guān)的基因型(如mutS、mutT、dut、ung和uvrB等)、與核酸內(nèi)切酶相關(guān)的基因型(如hsdR、hsdS和endA等)、與終止密碼子相關(guān)的基因型(如supE和supF)、與抗藥性相關(guān)的基因型(gyrA、rpsl和Tn5等)及其他與能量代謝、氨基酸代謝、維生素代謝等相關(guān)的基因型。基因程中，經(jīng)常使用的大腸桿菌幾乎都來(lái)自于K-12菌株，也使用由B株和C株來(lái)源的大腸桿菌。

耐酸機(jī)制

研究人員在新研究中證實(shí)，L-谷氨酰胺通過(guò)酶促反應(yīng)釋放氨，使得大腸桿菌獲得了耐酸性。

在三種已知的ARs中，AR1的能機(jī)制仍然不清楚。相比之下，AR2和AR3的分子機(jī)制得到了更深入地解析。AR2包含有個(gè)氨基酸反向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白GadC，負(fù)責(zé)細(xì)胞外L-谷氨酸(Glu)與細(xì)胞內(nèi)γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid ，GABA)的交換。兩個(gè)Glu脫羧酶GadA和GadB將Glu轉(zhuǎn)變?yōu)镚ABA。與AR2相似，AR3也具有兩個(gè)組件:反向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白AdiC和氨酸脫酸酶AdiA。AR2或AR3次整的循環(huán)可將細(xì)胞質(zhì)中的質(zhì)子排出至細(xì)胞外環(huán)境中，由此提細(xì)胞內(nèi)pH，促細(xì)菌在酸性環(huán)境下存活。

面了解細(xì)菌AR對(duì)于有效的臨床預(yù)防及治療均有重要的意義。因?yàn)樗械氖澄飩鞑バ灾虏【纪ㄟ^(guò)酸性胃，了解細(xì)菌在pH值為2-3的環(huán)境下的生存機(jī)制其重要。當(dāng)前，研究人員對(duì)于這些機(jī)制的了解還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

在這項(xiàng)研究中，研究人員鑒別了個(gè)新型大腸桿菌耐酸性系統(tǒng)，證實(shí)其依賴(lài)于谷氨酰胺酶YbaS和氨基酸反向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白GadC。這種YbaS和GadC可被酸性pH激活，且只在pH值小于等于6.0時(shí)才能適當(dāng)發(fā)揮能。通過(guò)吸收L-谷氨酰胺(Gln)，大腸桿菌利用YbaS將之轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)-谷氨酸(Glu)，伴隨釋放氣態(tài)氨。游離氨中和質(zhì)子，導(dǎo)致酸性環(huán)境下細(xì)胞內(nèi)pH增。GadC則負(fù)責(zé)細(xì)胞外Gln 與細(xì)胞內(nèi)Glu 交換。通過(guò)這耐酸系統(tǒng)，確保了大腸桿菌在酸性環(huán)境下生存。

人體關(guān)系

大腸桿菌是與我們?nèi)粘Ｉ铌P(guān)系非常密切的類(lèi)細(xì)菌，學(xué)名稱(chēng)作"大腸埃希菌"，屬于腸道桿菌大類(lèi)中的種。它是寄生在人體大腸和小腸里對(duì)人體無(wú)害的種單細(xì)胞生物，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，繁殖迅速，培養(yǎng)容易，它是生物學(xué)上重要的實(shí)驗(yàn)材料。在嬰兒剛出生的幾小時(shí)內(nèi)，大腸桿菌就經(jīng)過(guò)吞咽在腸道居了。正常情況下，大多數(shù)大腸桿菌是非常安分守己的，他們不但不會(huì)給我們的身體健康帶來(lái)何危害，反而還能競(jìng)爭(zhēng)性抵御致病菌的攻，同時(shí)還能幫助合成維生素K2，與人體是互利共生的關(guān)系。只有在機(jī)體免疫力降低、腸道長(zhǎng)期缺乏刺激等殊情況下，這些平日里的良民才會(huì)興風(fēng)作浪，移居到腸道以外的地方，例如膽囊、尿道、膀胱、闌尾等地，成相應(yīng)位的感染或身播散性感染。因此，大分大腸桿菌通常被看作機(jī)會(huì)致病菌。