第五章--细菌的遗传与变异-医学微生物学.pptVIP

* 发生变化：变异（3个碱基）－－氨基酸发生变化－－蛋白质功能改变－－性状发生变化 细菌全基因组序列测定完成后，更重要的任务是鉴定基因及尽可能确定基因的功能，称之为后基因组学。 2、微生物基因组结构与功能研究 四、微生物基因组学 3、微生物基因组学研究的意义 四、微生物基因组学 根据病原菌全基因组序列，应用现代生物信息软件对基因序列进行分析，可确定哪些基因与毒力、体内定居或体内持续感染有关，从而阐明病原菌致病基因及其产物。 （1）揭示病原微生物的致病机制 四、微生物基因组学 从分子和细胞水平上，揭示微生物与宿主之间的相互作用，更深入地阐明病原微生物的致病机制，诸如毒素作用机制、宿主细胞中微生物的受体，侵入细胞内微生物的定位和新表位的发现，对宿主免疫系统的反应等。 四、微生物基因组学 （2）建立灵敏特异的基因诊断技术 传统的病原体诊断依赖于致病微生物的形态、培养和生化特征。 通过测定多种致病与非致病微生物的基因组序列，可以获得大量的基因信息。如特异DNA序列用于诊断，菌株特异性基因用于分型。 四、微生物基因组学 图2 引物特异性单重PCR电泳结果 m 100bp Marker， 1 CMCC51252, 2 CMCC51572, 3 CMCC51592, 4 GIM-Shi1, 5 GIM-Shi2, 6 ATCC9027, 7 ATCC15442, 8 CMCC10104, 9 GIM-Ps, 10 ATCC43889, 11 GDCIQ-O157-1, 12 GDCIQ-O157-2, 13 CMCC50093, 14 CMCC50071, 15 CMCC50115, 16 CMCC47001, 17 GIM-Vp, 18 GDCIQ-Vp （3）开发新型抗菌药物 病原菌全基因组序列的测定，一方面，能揭示细菌耐药的确切机制，对现有抗菌药物进行改造或开发新型药物。 四、微生物基因组学 另一方面，可使药物的研发策略从筛选化合物库转向优先筛选靶位基因，即以病原菌为目标，找出在人类基因组中缺失，对耐药菌生存必不可少并在感染过程中优先表达的基因；选择这些基因作为抗菌药物的靶位点，可设计出具有针对性很强的药物（窄谱抗生素）。 四、微生物基因组学 病原菌全基因组序列的测定，还可大大加速新疫苗的研制。 （4）开发新型疫苗 四、微生物基因组学 通过生物信息学软件，对全基因组序列进行分析，可预测出病原体的具有很高免疫原性的保护性抗原及其表位。 将抗原或表位编码基因在合适的载体系统中表达，分离纯化目的抗原或表位。最后，检测抗原的安全性和有效性。 四、微生物基因组学 随着微生物基因组被解码和微生物功能基因组的研究与开发，微生物学正面临着革命性的飞跃。微生物基因组研究所获得的信息将迅速转化为生产力，微生物感染性疾病的诊、防、治，将会彻底得到改观。 四、微生物基因组学 一、细菌遗传的物质基础二、细菌的基因突变三、细菌的基因转移与重组四、微生物基因组学五、基因工程菌株的构建 细菌的遗传与变异 目的基因 ＋ 重组质粒 转化 → 目的蛋白 五、基因工程菌株的构建 重组DNA技术 基因工程菌 五、基因工程菌株的构建 质粒作为一种独立的复制子，容易从细胞中分离出来、在体外进行遗传操作和转入到合适的受体细胞中，表达外源目的基因。 ● 自主复制，可表达外源基因● 限制性酶切位点● 选择性标记（耐药性） 五、基因工程菌株的构建 质粒可作为表达载体，首先在体外构建重组质粒（携带目的基因）；再转入原核表达系统（大肠杆菌）或真核表达系统（酵母菌）中，构建“基因工程菌株”；大量表达目的基因，获得目的蛋白（如氨基酸、味精、抗生素、胰岛素、干扰素、生长激素、乙肝疫苗）。 五、基因工程菌株的构建 幽门螺杆菌（Helicobacter pylori，Hp）是慢性活动性胃炎和消化性溃疡的致病菌，并与胃腺癌和胃部淋巴瘤的发生密切相关。 立论依据 五、基因工程菌株的构建 我国人口Hp感染率为70%。目前主要采用的抗生素疗法（三联药物:埃索美拉唑＋阿莫西林＋克拉霉素 ）的疗效不甚理想，易复发。 疫苗被认为是控制Hp感染最有效的方法。 五、基因工程菌株的构建 ● 全菌灭活疫苗 ● 亚单位疫苗 由于以上疫苗各自的缺陷，目前尚无安全、有效的疫苗应用于临床。鉴于Hp经黏膜途径入侵人体，黏膜免疫在抗感染免疫中起有重要作用。 五、基因工程菌株的构建 构建高效表达