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核开关aac及其在制备抗生素中的应用制作方法

  • 专利名称
    核开关aac及其在制备抗生素中的应用制作方法
  • 发明者
    贾旭, 张静, 何维志, 陈东戎, 阿拉斯太尔·马歇尔
  • 公开日
    2013年7月3日
  • 申请日期
    2011年12月30日
  • 优先权日
    2011年12月30日
  • 申请人
    复旦大学
  • 文档编号
    C12N15/113GK103184221SQ201110458960
  • 关键字
  • 权利要求
    1.一种核开关,其特征在于,该核开关的DNA序列如SEQ IN NO I所示;其中,N是A、T、G或者C中的任意一种2.如权利要求1所述的核开关,其特征在于,该核开关的DNA序列如SEQIN NO 2所/Jn ο3.含有权利要求1或者2所述的核开关的DNA序列的载体4.如权利要求3所述的载体,其特征在于,所述的载体是在多克隆位点处插入序列I或者2所述的核开关的DNA序列5.权利要求2所述的核开关的制备方法,其特征是,按照SEQIN NO 2的序列人工合成该核开关6.权利要求1或者2所述的核开关的应用,其特征是,将该核开关作为筛选抗生素的靶标7.如权利要求6所述的应用,其特征是,所述的抗生素是氨基糖苷类抗生素8.权利要求1或者2所述的核开关的应用,其特征是,将该核开关用于筛选降低抗生素耐药性的物质9.权利要求1或者2所述的核开关的应用方法,其特征是,该方法依次包括下列步骤 (1)将权利要求1或者2所述的核开关的DNA序列以及验证基因装入表达载体; (2)将步骤(I)制备的载体转入宿主进行表达; (3)加入候选物质; (4)检测验证基因的转录、表达产物的量及活性,能够使验证基因表达变化的候选物质即为目标化合物10.一种筛选抗生素的试剂盒,其特征是,该试剂盒中含有权利要求1或者2所述的核开关
  • 技术领域
    本发明属于生物技术领域,涉及一种抗生素及耐药相关的核开关更具体地,本发明涉及核开关“aac”的体外转录,与抗生素相互作用后结构变化,以及其作为抗生素作用靶点的应用
  • 背景技术
  • 具体实施例方式
    本发明经过深入而广泛的研究,在突光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)中获得了与红霉素甲基转移酶基因前导序列类似功能序列,而该序列部分是整合子I的必需组成序列,本发明命名为aac在成功合成该序列、体外转录出RNA后,本发明的研究显示,这种序列具有核开关功能,且是抗生素药物的作用靶点实施例1报告基因载体构建根据氨基糖苷类抗生素易作用于16S rRNA的A位点,在欧洲生物学中心网站上进Rclustwal比对,结果显示aac与A位点存在很多相同碱基,如图1所示体内验证试验,通过在质粒pGEX4T_3 (4968bp)于BspMI与TthlllI处酶切,插入tac启动子(Ptac), Iac操纵子(Olac), aac序列,IacZa序列,色氨酸终止子Ttrp序列,质粒命名为 pGEX_aac_lacZ Ct抗性基因RmtB插入到kasI/Narl与BspMI之间,质粒命名为pGEX_RmtB_aac_lacZ α如图 2_4 所不实施例2 =IacZ酶活测定5ml过夜培养的JM109含转化质粒pGEX-aac-lacZ α,I 100转接入新鲜LB液体培养基中,加入100 μ g/ml氨苄,0.5mM IPTG,37°C培养1.5 2h ;分接到无菌玻璃管,力口入不同浓度的氨基糖苷类抗生素,培养24h ;测定并记录Abs600的吸光度;吸取20 μ I菌液加入 80 μ I 使细胞壁通透的溶液 I (IOOmM Na2HPO4.20mM KCl, 2mM MgSO4.0.8mg/mL CTAB,
  • 专利详情
  • 全文pdf
  • 权力要求
  • 说明书
  • 法律状态
专利名称:核开关aac及其在制备抗生素中的应用的制作方法抗生素的发现给人类有效治疗各种细菌感染病带来福音。但是,抗生素的广泛使用乃至于滥用所致的抗生素耐药性日益巨增,造成大量抗生素失去作用,据统计目前每年全世界死于多种细菌感染病的人数比十年前高8倍。因此,发现新型抗生素十分重要,而其关键点是找到抗生素新靶点。核糖体是细菌用来合成蛋白质的场所,已知现有的许多抗生素的作用位点是细菌核糖体,抗生素与核糖体的结合使细菌的蛋白质合成无法进行,从而达到杀死细菌的效果。近几年来,利用X-光衍射结晶的方法,细菌核糖体的结构已逐渐被解析清楚[Structure ofthe 30Sribosomal subunit.Wimberly, B.,Brodersen,D., Clemons,W.J.,Morgan—Warren,R.,Carter, A.,Vonrhein, C.,Hartsch, T.& Ramakrishnan, V.,Nature.2000.407 (6802):327-39.Crystal structure of the ribosome at 5.5A resolution.Science.Yusupov,M.,Yusupova,G.,Baucom,A.,Lieberman,K.,Earnest,T.,Cate, J.& Noller,H.,2001.292 (5518):p.883-96.A detailed view of a ribosomal active site:thestructure of the Lll-RNA complex.Wimberly, B.T.,Guymon, R.,McCutcheon,J.P.,White, S.W.,and Ramakrishnan, V.,Cell.,1999.97 (4):p.491-502.Structure of theS15,S6,S18_rRNAcomplex !assembly of the 30S ribosome central domain.Agalarov,S.C.,Sridhar Prasad,G.,Funke, P.M.,Stout,C.D.,and Williamson, J.R.,Science,2000.288(5463):p.107-13.],使得以结构为基础的新抗生素的发现成为可能,因此当前针对细菌核糖体结构进行抗 生素祀点的研究受到了广泛的关注[The structural basisfor the action of the antibiotics tetracycline, pactamycin, and hygromycinB on the 30S ribosomal subunit.Brodersen,D.E.,Clemons,W.M.J.,Carter,A.P.,Morgan-Warren, R.J.,Wimberly, B.T.,and Ramakri shnan,V.,Cell,2000.103(7):p.1143-54.The structural basis of ribosome activity in peptide bond synthesis.Nissen,P.,Hansen,J.B.,N.,Moore, P.,and Steitz,T.,Science,2000.289 (5481):p.920_30.] o细菌体内能够进化出修饰抗生素靶点的系统,是其对抗抗生素并产生耐药性的一个重要原因。而其中,细菌核糖体RNA上特定位点的甲基化是目前观察到的一个普遍现象。例如,某些从临床上分离的抗红霉素的的金黄色葡萄球菌,基因组中编码一类红霉素耐药型 RNA 甲基转移酶(Erythromycin resistance RNA methyl transferase C,ERM C),ERM 蛋白能够甲基化23S RNA上2058位的腺嘌呤A,甲基化后的A2058位会影响核糖体RNA局部的构象,使红霉素无法再结合这一区域,从而造成细菌的耐药性[The structural basis ofribosome activity in peptide bond synthesis.Nissen, P., Hansen, J.B., N., Moore,P., and Steitz, T., Science,2000.289 (5481):p.920-30.The bacterial ribosome, apromising focus for structure-based drug design.Knowles D,Foloppe N, MatassovaN, Murchie A I H.Current Opinion in Pharmacology,2002.2(5):p.501-6.]。耐药菌的耐药性是指,当长期应用或接受抗生素或其他生化药剂时,本来敏感的细菌多数被杀灭,而少数菌株可因基因突变、耐药质粒的产生等而生存,并大量繁殖,从而对某种或某类抗生素产生部分或完全的耐药性,也称之为获得性耐药性。而一些细菌对某些抗生素药物天然不敏感,即天然耐药性,也称固有耐药性。目前认为获得性耐药是微生物产生耐药性的主要原因,这是人类长期使用抗生素和不合理使用抗生素药物的直接后果。在获得性耐药的产生机制方面目前还不是很清楚,但是诱导耐药基因表达最核心的是耐药基因5’端非翻译区域序列,如ermC的前导序列。2002 年,Breaker 实验室发现了一类新的调控 RNA[The bacterial ribosome, apromising focus for structure-based drug design.Knowles D, Foloppe N, MatassovaN, Murchie A I H.Current Opinion in Pharmacology, 2002.2 (5):p.501-6],它们依赖细胞内的代谢状态,选择性的结构形成来调控转录的延伸和翻译的起始。这类RNA的特性是不需要中间感应分子(如蛋白分子或tRNA)参与去控制衰减过程而行使这些感应分子的功能。这些自然界存在的RNA适体,也叫核开关,调控细菌甚至一些高等生物体的大范围内代谢基因的表达。核开关位于大量代谢途径相关基因的前导序列,在转录和翻译水平上能抑制或者激活它们同源基因。
本发明要解决 的问题是提供了一种新的核开关,将其作为抗生素筛选的新药靶。1944年以来,氨基糖苷类抗生素临床应用走过了漫长的道路,细菌也产生了更强的耐药性。氨基糖苷类抗生素耐药机制包括:抗生素乙酰化,腺苷化或磷酸化;细菌外膜通透性改变,使胞内抗生素浓度降低,减少内膜运输,主动外排,药物诱捕;30S核糖体亚基作用位点突变;抗生素结合位点甲基化等。而诱导抗性基因的表达成为当前抗生素耐药的主要问题。AAC(6’ )-1Ib位于荧光假单胞菌的染色体上,该基因表达使细菌对庆大霉素、妥布霉素、奈替米星、地贝卡星和西索米星产生抗性。此氨基糖苷类抗生素抗性基因的 5’ 端非翻译区,序列来源于基因 aac (6’ ) -1Ib [10.1solation, Characterization,and DNA-sequence Analysis of an AAC(6’ )-11 Gene from Pseudomonas-aeruginosa.Shaw KJ, Cramer CA, Rizzo M, Mierzwa R, Gewain K, Miller GH, Hare RS.AntimicrobialAgents and Chemotherapy, 1989,33p:2052-62.Correlation between AminoglycosideResistance Profiles and DNA Hybridization of Clinical Isolates.AntimicrobialAgents and Chemotherapy,1991,35p:2253-61.A Spontaneous Point Mutation in theAAC(Gj)-1BjGene Results in Altered Substrate-specificity of Aminoglycoside -N-Acetyltransferase of a Pseudomonas-fluorescens Strains.Lambert T, PloyMC, Courval in P.Fems Microbiology Letters,1994,115p:297-303.Aminoglycosideresistance in Pseudomonas aeruginosa.Antimicrobial Agents and Chemotherapy.Poole Κ.2005,49p:479-87.Aminoglycoside-resistance mechanisms for cysticfibrosis Pseudomonas aeruginosa isolates are unchanged by long-term,intermittent, inhaled tobramycin treatment.MacLeod DL, Nelson LE, Shawar RM, LinBB, Lockwood LG, Dirks JE, Miller GH, et al.Journal of Infectious Diseases, 2000,181p:1180-4.],氨基糖苷乙酰转移酶前导序列,GeneBank编号:L06163.1。该酶首先在突光假单胞菌中发现,对gentamycin, tobramycin, netiImycin,dibekacin和sisomicin耐药。氨基糖苷类乙酰转移酶选择性催化氨基糖苷类抗生素四个氨基任一氨基酸的乙酰化,降低这些抗生素与tRNA 30S核糖体的亲和力。乙酰辅酶A和抗生素氨基基团随机结合后,氨基糖苷的氨基通过直接亲核攻击硫酯而发生乙酉先化[New integron-associated gene cassette encoding a 3-N-aminoglycosideacetyltransferase.Levings RS, Partridge SR, Lightfoot D, Hall RM, DjordjevicSP.Antimicrobial Agents and Chemotherapy,2005,49p: 1238-41]。本发明通过长期探索,发现aac作为核开关调控氨基糖苷类抗性基因表达,同时也是筛选新抗生素的作用靶点。参考ermC前导序列和核开关命名方法,将AAC(6’)-1ib的5’ -UTR非翻译区序列为aac。本发明提供了一种新的核开关,其DNA序列如SEQ IN NO I所示;其中,N是A、T、G 或者 C 中的任意一种。SEQ ID NO 1:CNNNNNNNCNCANCNGNGNAGTCG。本发明的一个实施例中,提供了一种具体的核开关的DNA序列:GGAGCAGCAACGATGTTACGCAGCAGGGCAGTCGCCCTAAAACAAAGTTAGGCAGCACGGAGACACTTCAGCATG(SEQ ID NO 2)。本发明还提供了含有上述核开关的DNA序列的载体。所述的载体是在多克隆位点处插入SEQ ID NO I或者2所述的核开关的DNA序列。本发明的核开关aac,可以按照SEQ IN NO 2的序列人工合成。也可以从荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)中获得。本发明的核开关aac,可以用于筛选降低抗生素耐药性的物质。本发明的核开关aac,可以作为筛选抗生素的靶标。例如用于筛选氨基糖苷类抗生素。具体而言,可以将本发明的核开关aac核开关的DNA序列以及验证基因装入表达载体,转入宿主表达,加入候选物质,能够使验证基因表达变化的候选物质即为目标化合物。 加入候选物质的同时可以加入抗生素,能够使宿主产生抗生素耐性的候选物质即为耐药化合物。本发明还提供了一种筛选抗生素的试剂盒,该试剂盒中含有上述核开关。所述的试剂盒还含有分子量标记试剂。此外,还可以含有缓冲液,小分子量的蛋白或者核酸标记,内参试剂或者说明书,等。本发明的一个实施例中提供了一种核开关,它包括序列表SEQ ID NO 2中所示的75个碱基,而碱基1-46是整合子I的保守序列。利用该序列RNA容易结合抗生素的进而引起抗性基因表达的特性,将该核开关作为筛选新型抗生素或者降低微生物抗药性的药物的药靶。本发明的aac可翻译成短肽,具有ermC、fexA—样的性质。vienna RNA结构在线分析显示,aac在不同温度下呈现不同结构,说明其不同结构可能会影响AAC(6’)-1Ib的表达。体内试验中,构建了含有本发明的aac的载体,例如pGEX-aac-lacZa报告基因表达载体。还构建了含有kanamycin基因的载体pGEX-RmtB-aac-lacZ α。为了证明ggc具有核开关功能,能与抗生素相互作用,本发明选用具有代表性的氨基糖苷类结构模型kanamycin B作为一个实例。IacZ酶活试验显示,加入kanamycin B组酶活升高,证实其能诱导IacZ α的表达。而荧光定量PCR发现IacZa转录水平上,加抗生素组比对照组有稍微上调。不同浓度kanamycin B不引起IacZa转录产物的较大变化,推测kanamycin B组与对照组aac-lacZ α实际上没有转录产物表达变化,只有aac转录产物二级结构的变化。平板诱导实验从另一个角度、更直观的证明了 aac RNA能与氨基糖苷类抗生素结合。根据IacZ α的表达情况,除spectinomycin外所用13种氨基糖苷类抗生素均能诱导报告基因表达。SPR实验进一步验证了 aac RNA能够与抗生素结合,并获得结合常数。SPR实验需要aacRNA 3’末端标记生物素。经验证,标记过程RNA无明显降解,标记效率高,产量多。体外SPR实验证明,aac RNA能与除spectinomycin外氨基糖苷类抗生素结合,而结合常数与抗生素结构中氨基位置和结构有关。RNA与小分子结合调控相关基因表达为“核开关”的定义。构建pGEX-RmtB-aac-lacZa报告载体,16S rRNA甲基化,平板诱导实验显示除spectinomycin外氨基糖苷类抗生素仍能诱导IacZa的翻译,证明aac与氨基糖苷类抗生素直接结合,aac是以氨基糖苷类抗生素为配体的核开关。SHAPE实验证实,aac作为核开关,其与氨基糖苷类抗生素结合前后应有结构改变。氨基糖苷类抗生素与aac RNA结合后使翻译起始SD-2及AUG-2结构打开,而spectinomycin不与之结合。非变性胶比较试验显示,单碱基突变的aac在加药前后位移发生明显变化,进一步证明其余氨基糖苷类药物结合。根据以上方法,可以设计一些药物分子抑制aac的功能,使抗生素无法与aac结合,或者设计一些和ggc配对的RNA分子,进而阻断其二级结构的变化,使抗生素失去诱导效应。发明有如下创新:1.aac核开关具有很强的代表性,部分序列是整合子I的保守序列,分析其5’ UTR序列和很多氨基糖苷类抗性基因5’ UTR相关联。2.构建了新的报告基因载体,该载体优于报导的一些载体,具有通用性和高灵敏性,可以筛选原核生物中具有诱导或抑制功能的前导序列。3.发现aac为核开关,受氨基糖苷类抗生素调控的核开关,这也是首次报导抗生素小分子作为配体,可直接结合RNA,调控基因表达。4.预测了 aac在有无抗生素存在情况下的结构,SHAPE技术可以发现结合位点及结构变化,同时从非变性胶得到结构变化的改变。5.aac核开关的发现为基于核开关的新 型抗菌药物提供了坚实的基础,为抗菌药物研发提供了一个全新的思路。本发明发现一个新核开关aac,配体为氨基糖苷类抗生素,这也是首次报导抗生素为配体诱导抗性基因表达的核开关,为诱导耐药机制研究提供了新的模型,为新抗生素的研发开辟了一个新的领域。图1是aac与16S rRNA氨酰基位点编码区域的修饰位点比对。图2-4是载体构建示意图。图5-6显示了不同浓度kanamycin B对报告基因β _半乳糖苷酶的诱导作用。图7-11是平板诱导实验(pGEX-aac-lacZ α )的结果。图12是aac RNA 3’末端生物素标记的结果。图13-14是Kanamycin B与aac作用的动力学曲线和亲和力拟合曲线。图15-16是spectinomycin与aac作用的动力学曲线和亲和力拟合曲线。图17-21是平板诱导实验(pG EX-RmtB-aac-lacZ α )的结果。图22显示10 μ M kanamycin B与aac RNA作用后SHAPE荧光强度变化。图23-24 显不 10 μ M kanamycin B 与 aac_linkers RNA 作用前后的凝胶位移。

0.4mg/mL sodium deoxycholate,5.4 μ L/mL beta-mercaptoethanol)至 L 5ml EPiW ;30°C孵育 20-30min,相同条件孵育含底物 ONPG 的溶液 2(60mM Na2HPO4.40mM NaH2PO4.lmg/mLONPG, 2.7 μ L/mL β -巯基乙醇);加入600 μ I溶液2到每个EP管,孵育2h ;加入700 μ I终止液(1Μ Na2CO3),混勻;12,000转离心5 IOmin,上清Abs420测定并记录。计算酶活公式:1000XAbs420的值除以Abs600X0.02X120的值为最终酶活。图5-6中显示卡那霉素B能诱导IacZ表达,而在RNA转录上无明显变化。这说明,卡那霉素B能与aac相互作用,从而启动IacZ表达。实施例3:荧光定量PCR1.菌液培养如IacZ酶活测定,加入不同浓度抗生素培养24h后离心收集细胞。2.提取 RNA样品加入Iml TRIzol后,室温放置5min,使样品充分裂解;如不进行下一步操作,样品可放入_70°C长期保存;加入200 μ I氯仿,剧烈振荡混匀后室温放置3-5min使其自然分相;4°C 12,OOOr pm离心10_15min。把水相(通常可吸取550 μ I)转移到新管中;在上清中加入等体积冰冷的异丙醇,室温放置10-20min ;4°C 12,OOOrpm离心IOmin,弃上清,RNA沉淀于管底;RNA沉淀中加入Iml 75%乙醇(用RNase-free水配制),温和振荡离心管,悬浮沉淀;4°C 12,OOOrpm离心IOmin,弃上清;短暂快速离心,用移液器小心吸弃上清;室温放置IOmin晾干沉淀;沉淀中加入50-100 μ I RNase-free水,轻弹管壁,以充分溶解RNA,-70°C保存。3.纯化 RNA本实验的目的为除去RNA中的基因组DNA,利用TaKaRa公司提供的DNaseI (RNaseFree) Kit纯化。在1.5mL离心管中配制下列反应,体系如下:总RNA约20-50 μ g,10 XDNaseI Buffer 5 μ L, DNaseI(RNase-free,5U/μ L)2 μ L, RNase Inhibitor(40U/μ L)0.5μ L,加DEPC H2O至50 μ L,37°C反应20-30分钟。反应完后处理步骤为:加入350 μ I的RNase-free水;加入400 μ I (等量)的苯酚/氯仿/异戊醇(25: 24:1),充分混匀;12,OOOrpm离心IOmin,取上层(水层)移至另一 1.5ml离心管中;加入400 μ I (等量)的氯仿/异戍醇(24: I)充分混勻;12,OOOrpm离心IOmin,取上层(水层)移至另一 1.5ml离心管中;加入40 μ I (1/10体积)3Μ的醋酸钠(ρΗ5.2);加入Iml (2.5倍体积)的冷无水乙醇,-80°C放置Ih ;4°C下12,OOOrpm离心lOmin,尽量弃上清;加入300 μ I预冷的70%乙醇,4°CT 12,OOOrpm离心IOmin,尽量弃上清;加入300 μ I预冷的无水乙醇,4°C下12, OOOrpm离心IOmin,尽量弃上清;室温晾干5_10min ;RNase_free水溶解,进行琼脂糖凝胶电泳确认是否除去基因组DNA。4.合成 cDNA在本实验中,采用Takara公司的PrimeScript RT-PCR Kit以检验合格并浓度确定的RNA为模板,经逆转录反应合成cDNA第一链,反应体系如下:dNTP Mixture (IOmMeach)I μ I, Oligo dT Primer(2.5 μ Μ)0.5 μ I, Random 6mers(20 μ Μ)0.5 μ I, TemplateRNA 8 μ I,加RNase free dH20至10 μ I。将混合物在PCR仪上于65 °C变性5min后置于4°C,离心数秒钟使模板RNA、引物等的混合液聚集于EP管底部,在上述EP管中加入下列反转录反应液:5XPrimeScript Buffer 4 μ I, RNase Inhibitor (40U/ μ L) 0.5 μ I,PrimeScript RTase (for 2step) 0.5 μ I, Rnase-Free H2O 至 20 μ I。然后在 PCR 仪上按下列条件进行反转录反应:30°C for lOmin,42°C for 30min,95°C for 5min,4°C保存。5.Real-time PCR采用TaKaRa 公司提供的 SYBR Premix Ex Taq Kit 于 Bio-Rad 公司的iQ5multicolor real-time PCR detector system进行实验操作。其中 cDNA模板为不同的待测样品,引物为待测基因,AmpR-Forward:TGGCTGGTTTATTGCTGAT, (SEQ ID NO 3);AmpR-Reverse:TAACTACGATACGGGAGGG, (SEQ ID NO 4);IacZ a -Forward:CGTCGTGACTGGGAAAAC, (SEQ ID NO 5);IacZ a -Reverse:GCCTCTTCGCTATTACGC, (SEQ ID NO 6)。6.Real-Time PCR实验数据的分析:用Bio-Rad公司的Bio-Rad iQ5软件打开Realtime PCR的数据文件;软件通过2_Λ Δε 方法自动计算数据,给出Ct值、相对表达量和误差值,并根据相对表达量和误差值绘出柱状图。详细结果见图5-6。实施例4:报告基因诱导实验1.感受态制备感受态大肠杆菌JM109购于上海生工,划无抗生素平板,37°C培养箱培养过夜;挑单个菌落于5ml LB培养基,370C 200rpm培养过夜;转接300ml LB培养基培养l_2h至OD ^ 0.3 ;收集 JM109 至 50ml 无菌 corning 管,置于冷库 20min ;4000rpm, 4°C离心 IOmin ;弃上清,加入20ml IOOm M CaCl2,轻轻悬起菌液;4000rpm, 4°C离心IOmin ;弃上清,加入4mlIOOmMCaCl2与15 %甘油混合物,轻轻悬起菌液;100μ I分装至500 μ I EP管,液氮冷冻或-80°C长期保存。2.转化实验取感受态JM109两管,置于冰上直至溶解;加入质粒pGEX-aac-lacZ α、pGEX-RmtB-aac-lacZ α 各 I μ 1,静置冰上 20_30min ;42°C热激 45S,迅速放冰上 l_2min ;力口入液体LB 500μ 1,37°C 200rpm培养Ih ;离心弃上清,剩余菌液涂于含100 μ g/ml氨苄培养基,37 °C培养箱培养过夜。3.平板实验分别挑取单菌落,做PCR检测aac、RmtB ;对含转入质粒单菌落置于5ml,100 μ g/ml氨苄液体LB培养基,37°C 200rpm培养过夜;I: 100转接至含氨苄100 μ g/ml,IPTG 0.5mM的液体LB培养基中,37°C 200rpm培养2h ;菌液50-500 μ I转入37°C,IOml含0.6%琼脂的LB培养基中,混匀;平铺于含1.5%琼脂,100 μ g/ml氨苄,IPTG 0.5mM, 160 μ g/ml X_gal的LB培养基平板上;待琼脂凝固,1-10μ I不同浓度的氨基糖苷类抗生素置于平板上,锡箔纸包裹后平整放入37°C培养箱培养18-24h ;取出平板,置于扫描仪下拍照。详细结果见图7-11和图17-21。平板诱导实验显示,除spectinomycin外氨基糖苷类抗生素仍能诱导IacZ α的翻译,证明aac与氨基糖苷类抗生素直接结合,aac是以氨基糖苷类抗生素为配体的核开关。实施例5:表面等离子共振实验验证抗生素与aac是否有相互作用1.DNA模板制备上海生工合成,aac序列前加上T7启动子序列,以及单独T7互补序列,所有片段用PAGE法纯化。合成报告单给出了每OD引物稀释为lOOymoL/U即IOOpmol/μ I)浓度的加水量,加入适量的退火缓冲液PCR IOXbuffer(Takara)溶解引物,开启瓶盖溶解之前在3000-4000rpm/min的转速下离心lmin,防止开盖时引物散失。将要退火的引物等摩尔数混合,总体积不要超过500 μ 1,加热到95°C 2min,然后缓慢冷却至室温(低于30°C )即可。退火的产物可以放在4°C待用。2.RNA 制备T7RNA polyerase 由本实验室纯化保存。其中 IOXtranscription buffer 包括:400mMTris-HCl, ρΗ7.9 ;0.1% (V/V)Triton X-100 ;200mM MgCl2 ;20mM spermidine。体外转录 RNA 总体积 500 μ I 体系条件如下:10X transcription buffer 50 μ I, IM DTT 5 μ I,25mM rNTPmixture 112.5 μ I, DNA template ( 700ng/μ I)25 μ I, RNase inhibitor12.5 μ 1,T7RNApolymerase 25 μ I, RNase-free H2O 245 μ 1,42 反应 4_6h。力卩 12.5μ IDNase I,37°C反应 45min ;加 512.5 μ I Formamide,95°C反应 5min ;置于冰上。3.胶纯化回收配置15 % 的丙烯酰胺凝胶 200ml:5XTBE 40ml, Urea 84.08g,40 % stockingbuffer 75ml, APS (10% )680 μ I, TEMED 200 μ I,加 RNase-free H2O 至 200ml。胶 1500V 预电泳Ih左右直至玻璃胶板大于50°C,上样置于冰上的变性样品,1500V电泳3_5h ;拨胶于保鲜膜上,以荧光板为背景,手提紫外暗室照射发光,切下RNA条带;RNA条带置于透析袋内,加入相应I X TBEbuffer,170V透析4h ;加入1/10体积3M的醋酸钠(ρΗ5.2);加入2.5倍体积的冷无水乙醇,_20°C放置3h或过夜,或_80°C放置Ih ;4°C,12000rpm离心10分钟,弃上清;加入300 μ I预冷的75%乙醇,4°C下12000rpm离心10分钟,弃上清;加入300 μ I预冷的无水乙醇,4°·C下12000rpm离心10分钟,弃上清;室温晾干。4.RNA 标记RNA溶于pH5.0,0.1M醋酸钠溶液中,其中醋酸钠溶液含0.1M过碘酸钠。室温暗室孵育90-180min ;加入终浓度为0.25M的氯化钾,置于冰上;4°C,IOOOOg离心5min ;上清过S印hadexG-25除盐;RNA溶于ρΗ4.0,100 μ l,50mM的醋酸钠溶液;加入ρΗ7.2,30μ 1,2Μ含碳原子的长链,37°C反应2h ;加入15μ 1,2M的溶于乙腈的NaCNBH3,室温孵育 Ih ;RNA 乙醇沉淀回收;RNA 溶于 100 μ 1,0.5M NaHC03-Na2C03pH8.5 9.0
;加入 300 μ I 溶于 DMSO 的 NHS-biotin,室温孵育2h ;乙醇沉淀回收。详细实验结果见图12。5.RNA 固定RNA溶于ρΗ7.4,IXHBS溶液中;S_A芯片用终浓度IM NaCl溶于50mM NaOH的混合液注射lmin,连续三次;手动注射RNA至Fc_2,直至固定过程中显示信号不上升;Prime三次,HBS buffer 10 μ 1/min 流动过夜。6.RNA与抗生素作用检测配置不同浓度的氨基糖苷类抗生素溶液(包括庆大霉素gentamicin、奇霉素spectinomycin和卡那霉素kanamycin),做动力学浓度梯度实验。进样时间2min,解离时间4.5min, 150mM Na2SO4冲洗时间2min。结束后用亲和力和动力学曲线分析结果。图13-14显示,aac能与kanamycin结合并相互作用,图15_16则显示aac能与spectinomycin结合指数低。实施例6:引物延伸法分析选择性的2-0H酰基化(Selective 2-hydroxylacylation analyzed by primer extension (SHAPE))证实氨基糖苷类抗生素与 aaG 结合后结构变化:及非变性胶阻滞实验。
由于aac全长为75个碱基,所以毛细管电泳后的前后各10个碱基信号不可靠,在aac两端加入文献报道所用碱基链(linker)。设计序列T7+aac+linker,以及带FAM标记引物,合成8条引物,通过引物延伸法合成全长序列。表I设计的8条引物序列


本发明属于生物技术领域,涉及一种新型抗生素药物筛选靶点。更具体地,本发明涉及aac核开关的序列和制备方法,以及其作为新型抗生素筛选靶点的应用。本发明提供了一种核开关,其DNA序列如SEQ IN NO 1所示;其中,N是A、T、G或者C中的任意一种;或者,该核开关的DNA序列如SEQ IN NO 2所示。利用该核开关的RNA序列容易结合抗生素、进而引起抗性基因表达的特性,将该核开关作为筛选新型抗生素或者降低微生物抗药性的药物的药靶。本发明为诱导性耐药的研究提供了新的思路。



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