鸡大肠埃希氏菌裂解性噬菌体裂解能力的差异性分析

来源 :石河子大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fdsasdfds
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目的:噬菌体裂解宿主菌的能力存在差异,为解析其造成这种现象的原因与机理,本研究基于基因组、转录组和蛋白质组探索其差异,为研发高效宽谱的噬菌体制剂提供理论基础。方法:(1)以临床分离到的鸡大肠埃希氏菌为宿主菌,采用双层琼脂培养法从污水中分离、纯化噬菌体;在透射电子显微镜上观察其形态;使用酶消化与凝胶电泳鉴定噬菌体核酸类型。(2)通过用双层琼脂培养法测定噬菌体一步生长曲线、热稳定性及酸碱稳定性等生物学特性。(3)利用Illumina平台对噬菌体进行测序,应用软件进行序列拼接和质检,使用在线工具预测开放阅读框(ORFs)与编码序列(CDS)以及检索t RNA和r RNA基因;结合mauve与BLAST软件做同源性分析;使用MAGE等软件进行遗传进化分析;利用CGView软件和Snap Gene 1.1.3构建噬菌体全基因组图谱。(4)通过Illumina高通量测序平台对噬菌体IME540感染E.coli 01、IME537感染E.coli01及IME537感染E.coli 02后3个时间点样本进行测序,对分析鉴定出的差异表达基因进行GO及KEGG功能注释分析。(5)在转录组分析的基础上应用Label free蛋白组学定量分析鉴定出差异表达蛋白,并对其进行GO及KEGG功能注释分析。结果:(1)成功分离到2株裂解性大肠埃希氏菌噬菌体v B_Eco M_IME540(简称IME540)与v B_Eco M_IME537(简称IME537);结合电镜与核酸鉴定,两株噬菌体均属ds DNA群有尾噬菌体目肌尾噬菌体科噬菌体;(2)噬菌体v B_Eco M_IME540的裂解率为6.67%(3/45),可在70°C高温下保持40 min活性;在p H 4.0~13.0范围内效价稳定;最佳感染复数为0.000001,潜伏期约为20mim,爆发期为130 mim,裂解量约为23 PFU/cell;噬菌体IME537的裂解率为55.56%(25/45),在70°C作用20 min失活;在p H 5.0~9.0范围内效价稳定;最佳感染复数为0.0001,潜伏期约为30mim,爆发期为160 mim,裂解量约为2 PFU/cell。(3)噬菌体IME540的基因组大小为170 237 bp,G+C:39.46%,2个t RNA基因,含271个CDSs,属于T4噬菌体亚科Dhakavirus属;噬菌体IME537的基因组大小为168 642 bp,G+C:35.42%,含8个t RNA,274个CDSs。同源性分析显示IME537属于T4噬菌体属。(4)在5 560个基因信号的表达量数据中,在IME540感染E1、IME537感染E1和E2的早期均引起了细菌转录组的明显变化,与对照组相比噬菌体感染组差异基因的表达有明显的不同,且感染后基本上随着时间的增加差异表达基因逐渐增多;在相同时间下IME540感染组和IME537感染组差异基因之间也有不同,并随着感染时间的增加而呈明显变化。(5)在鉴定到的2 567个蛋白质中,IME540感染E1引起细菌66个蛋白上调和14个蛋白下调,IME537感染E1引起细菌97个蛋白上调和40个蛋白下调,IME537感染E2引起细菌117个蛋白上调和107个蛋白下调;5 min时,相对于IME540感染E1组,IME537感染E1和IME537感染E2引起细菌均显著性表达的蛋白有12个;20 min时,相对于IME540感染E1组,IME537感染E1和IME537感染E2引起细菌均显著性表达的蛋白有2个;30 min时,相对于IME540感染E1组,IME537感染E1和IME537感染E2引起细菌均显著性表达的蛋白有2个;IME540和IME537感染均可引起宿主菌蛋白组水平发生明显的改变,且各感染组之间也存在差异。(6)转录组-蛋白组联合分析发现,IME540感染E1组转录-蛋白联合分析中共鉴定到74个在转录、蛋白水平变化趋势一致的差异表达蛋白,这些差异表达基因主要富集在RNA降解、硫代谢以及嘌呤代谢等途径;IME537感染E1组共鉴定到95个转录-蛋白关联的差异表达蛋白,主要注释在嘧啶代谢、硫代谢等途径;IME537感染E2组共鉴定到167个转录-蛋白关联的差异表达蛋白,主要注释在ABC运输器、嘌呤代谢及硫代谢途径。结论:本研究分离到2株裂解性肌尾科噬菌体v B_Eco M_IME540和v B_Eco M_IME537,分别研究分析了其生物特性和基因组学,并以噬菌体-宿主相互感染为研究对象,基于高通量测序和label free定量蛋白质组学技术,探索了噬菌体感染宿主特异性的转录组和蛋白质组差异,为进一步改造高效噬菌体提供理论参考。
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