PROGERESS

合成基因线路帮助精确定量细菌中的基因重排事件

A synthetic genetic circuit to quantify repeat deletion in bacteria

重复序列广泛地存在于原核和真核细胞基因组中,定量重复序列删除的发生率是研究DNA重排的重要手段。传统的基于抗性基因的定量方法需要引入抗生素筛选,不仅会带来较高的假阳性率,而且抗生素的引入可能影响宿主细胞的生理过程。同时,基于抗性基因的定量方法受限于抗性基因编码序列的长度,直接影响在重复序列删除率定量时对重复序列长度的定量研究。针对以上问题和原有方法的不足,我们设计了一套基因线路将DNA重排事件直接关联到不同颜色荧光蛋白的表达,再通过高通量单细菌数据采集和数据分析,就可以直接读出在细菌群体中偶发的重排事件。

饥饿使细菌生物被膜更强壮

铜绿假单胞菌是临床中常见的一种致病菌,其生物被膜中包含的胞外多糖,外DNA,以及外分泌蛋白等共同构成了胞外聚合物。近年来,Sophie de Bentzmann等人发现在铜绿假单胞菌中过表达响应调节蛋白PprB后,四型菌毛b 、CupE菌毛、以及BapA黏附蛋白等表达的上调可共同促进一类新型超级生物被膜的形成。然而,对于PprB调节系统何时开启以及响应哪种环境信号目前尚不清楚。我们通过构建荧光报告菌株的方法对PprB下游控制相关基因的转录进行定量测量,发现铜绿假单胞菌在碳源饥饿的环境下大幅度调高了PprB下游基因的表达。

在微生物细胞体内实现多色荧光信号的同时成像

针对绝大数的信号传导系统,我们迫切需要选取多种荧光蛋白以实现对系统内上下游多个信号(大于2个)的同时检测,但光谱重叠导致会不可避免地导致不同荧光信号之间相互干扰,导致信号失真,进而无法得到可靠的数据。针对以上问题,我们提供了一套完整的多色荧光蛋白同时使用的解决方案, 包括多色荧光系统的分子生物学工具盒和多种荧光信号的精确分离算法。

新型显微镜技术实现对细菌“躺姿”的观测

浮游状态的细菌粘附到表面是细菌生物被膜形成的第一步,而生物被膜的形成会导致致病菌介导的院内感染易反复且难以清除。因此,在细菌粘附到表面后,研究细菌的表面行为以及之间的联系有助于我们更全面、系统地了解生物被膜的形成机制和感染致病策略,并且可以为治疗细菌感染相关的临床治疗提供指导。

在单细胞水平上创建荧光计时器用以检测致病持留菌

微生物持留菌是某个细菌群体中一定比例表型异化的小亚群,这些细菌可耐受致死浓度的抗生素作用。持留菌被认为是导致生物被膜形成和难治性感染的重要原因。在由细菌导致的生物被膜感染治疗中,抗生素可以杀死非持留的浮游菌和被膜菌,但对于生物被膜中的持留菌,抗生素不能将其完全杀灭,残存的持留菌在体内抗菌药物浓度降低或免疫力下降时可以再次引起感染,这常常会导致顽固的持续性或复发性感染。另外,持留菌在慢性感染中具有普遍而又密切的关系。因此,对持留菌的研究引起了学术界和医学界广泛的关注。

细菌生物被膜形成的初始粘附机制

铜绿假单胞菌 (Pseudomonas aeruginosa,PA) 是医院感染的常见条件致病菌之一, 是导致免疫功能不全病人发生感染的常见致病菌。铜绿假单胞菌介导的院内感染易反复且难以清除,主要原因是其能形成生物被膜 (biofilms)。生物被膜是由细菌及其分泌的保外基质组成,生物被膜的形成可以保护细菌免受物理、化学或机体免疫反应的攻击。因此,更深层地理解生物被膜的形成过程对如何应对铜绿假单胞菌感染具有极其重要的临床指导意义。

对活细菌生物被膜的生物打印

近年来,生物打印技术越来越多地应用到生物材料与再生医学领域,。利用生物打印技术打印活的哺乳动物细胞也因其在组织工程与再生医学、药物研发甚至癌症治疗等的广泛应用而越来越受到关注。不同于哺乳动物细胞,细菌常能形成致密的生物被膜而表现出极强的生存能力,而不同微生物形成的生物被膜能够生产不同的功能生物高分子,降解特定的有机化合物,例木醋杆菌在气液界面生产的细菌纤维素广泛应用于医学植入体;恶臭假单胞菌能够降解诸如苯及其衍生物而应用于污水处理。因此对活生物被膜的生物打印来获取生物被膜功能材料成为了重要的研究课题。

细菌界的雷锋是怎么逆袭的?

 

绿脓杆菌中合作演化稳定的机制

光照控制的方法瓦解顽固细菌生物膜

一般人体在感染致病细菌后,体内的免疫细胞会释放出氧化剂破坏细菌的结构并使之死亡,再利用吞噬作用将其消化。人类利用抗生素来杀死游离态细菌能做到得心应手,然而,一旦细菌形成生物膜,传统的方法就失去了效用,严重的院内感染便由此而来,病人往往无药可救。所以生物膜的调控是与人类生活息息相关的重要课题。