微生物结构与功能基因组研究进展(1)
自二十世纪末期(1995年)首次完成了嗜血流感杆菌全基因组测序以来，至2001年9月对病原性细菌、衣原体等已完成了55种(株)微生物全基因组核苷酸序列测定，部分见表一。此外，还有17株微生物基因组在完成诠释，还有110余种微生物基因组在测序。在已完成测序的微生物DNA中有50%为新基因，有待揭示这些序列的功能。 
在21世纪前20～30年将是微生物学，特别是医学微生物学的大发展阶段，不亚于18～19世纪发现为数众多的致病菌。然而在本世纪内，微生物学将从基因组的结构与功能方面取得更高层次、更高水平的发展。在揭示微生物的毒力(或致病力)、阐明微生物的致病机理、新的微生物培养技术、微生物的快速诊断、新的抗微生物药物设计与开发和更新的微生物预防性疫苗的发展等方面都将在本世纪内得到飞跃的发展。在理论研究方面，随着对微生物基因组的研究，微生物作为最简单生物之一，将为整个生命科学及生物技术的发展做出贡献。现选择一些在基因组研究方面已有突破口的微生物作一综述供医学微生物学工作者作参考。
, 百拇医药
一、新致病基因的研究
结核分枝杆菌是威胁全球人类健康的大敌。迄今约1/3人群有潜伏性的结核菌感染，其中相当一部分人将发生疾病成为传染源。因此寻找导致结核菌持续性感染的因子十分必要。近来美国学者致力于研究造成结核杆菌持续的基因。伴随结核菌基因组的解码，发现该菌的异枸橼酸盐裂解酶基因(icl)是使该菌在小鼠中持续存活的关键基因。该基因的产物Icl在细菌利用脂肪酸作为碳源的代谢中十分重要。当结核杆菌感染机体、免疫系统介入、感染则由急性转入持续感染，结核杆菌则转为利用脂肪酸为碳源这一代谢旁路。用"剃除"icl基因的变异体结核菌感染小鼠则不能引起持续性感染。这是将细菌的表型与宿主免疫系统作用相联系的首次报告。另一组学者则发现了另一与细菌持续相关的基因pacA，编码环丙烷合成酶(cyclopropane synthetase)，是形成α-分枝酸盐的关键。α-分枝酸盐是分枝菌酸末端形成碳环的结构，是覆盖分枝菌细胞表面的组分。用"剃除"pcaA基因的菌株感染小鼠，在前2周与野毒菌株一样可引起感染，但以后细菌数下降。另外，用对pcaA酶的抑制剂，可在持续期杀死细菌。一个国际协作机构决定在5年内完成对400种结核菌蛋白的结构测定，预计将可发现近200种新蛋白及发现前所未有的40种新的蛋白折叠模式。研究结果将上网向公众提供。
, http://www.100md.com
二、菌株或菌种间基因组的比较研究
幽门螺杆菌是人类胃部粘膜感染的重要细菌，如不经治疗可终生持续在人体中，并引起胃炎、溃疡病甚至胃癌。曾认为不同菌株间的基因组差异可能决定感染的菌株或致病或对人体有利。通过对J99株(cagA+、vacA+，自一名十二指肠溃疡患者1994年分离的菌株)和26695株(在1987年前自英国一名胃炎患者中分离，并曾经过多次传代培养)进行全基因组比较，预测J99有1495个ORF，占全基因组结构的91%，其中89个ORF在26695株中并不存在。在J99中，比26695少95个基因。与其他细菌不同，幽门螺杆菌的rRNA位点并不相邻，提示可能是由一种复杂机制所调控。发现在本菌种中有与枯草杆菌相同的gat ABC基因。还发现菌株特异的DNA修饰/限制基因，故基因组比其他基因的G+C含量为低，反映这些基因可能是通过"横向"途径获得的，即从其他菌种或幽门螺杆菌的其他菌株获得。
美国和加拿大学者对沙眼衣原体MoPn株与肺炎衣原体AR39株的全基因组进行了比较。MoPn株与前已测序的沙眼衣原体serovar D株的基因排列基因相同。对两株沙眼衣原体株的比较集中于近基因组终止区的50个Kb"可塑性"(plasticity)区。肺炎衣原体AR39基因组与已测序的CNLO29株有99.9%的同源，但其尿激酶基因的方向性相反。AR39还含有一个新的4524核苷酸长的环状单链DNA嗜菌体，是第一次在肺炎衣原体中报道的病毒感染。, http://www.100md.com(闻玉梅)
在21世纪前20～30年将是微生物学，特别是医学微生物学的大发展阶段，不亚于18～19世纪发现为数众多的致病菌。然而在本世纪内，微生物学将从基因组的结构与功能方面取得更高层次、更高水平的发展。在揭示微生物的毒力(或致病力)、阐明微生物的致病机理、新的微生物培养技术、微生物的快速诊断、新的抗微生物药物设计与开发和更新的微生物预防性疫苗的发展等方面都将在本世纪内得到飞跃的发展。在理论研究方面，随着对微生物基因组的研究，微生物作为最简单生物之一，将为整个生命科学及生物技术的发展做出贡献。现选择一些在基因组研究方面已有突破口的微生物作一综述供医学微生物学工作者作参考。
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一、新致病基因的研究
结核分枝杆菌是威胁全球人类健康的大敌。迄今约1/3人群有潜伏性的结核菌感染，其中相当一部分人将发生疾病成为传染源。因此寻找导致结核菌持续性感染的因子十分必要。近来美国学者致力于研究造成结核杆菌持续的基因。伴随结核菌基因组的解码，发现该菌的异枸橼酸盐裂解酶基因(icl)是使该菌在小鼠中持续存活的关键基因。该基因的产物Icl在细菌利用脂肪酸作为碳源的代谢中十分重要。当结核杆菌感染机体、免疫系统介入、感染则由急性转入持续感染，结核杆菌则转为利用脂肪酸为碳源这一代谢旁路。用"剃除"icl基因的变异体结核菌感染小鼠则不能引起持续性感染。这是将细菌的表型与宿主免疫系统作用相联系的首次报告。另一组学者则发现了另一与细菌持续相关的基因pacA，编码环丙烷合成酶(cyclopropane synthetase)，是形成α-分枝酸盐的关键。α-分枝酸盐是分枝菌酸末端形成碳环的结构，是覆盖分枝菌细胞表面的组分。用"剃除"pcaA基因的菌株感染小鼠，在前2周与野毒菌株一样可引起感染，但以后细菌数下降。另外，用对pcaA酶的抑制剂，可在持续期杀死细菌。一个国际协作机构决定在5年内完成对400种结核菌蛋白的结构测定，预计将可发现近200种新蛋白及发现前所未有的40种新的蛋白折叠模式。研究结果将上网向公众提供。
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二、菌株或菌种间基因组的比较研究
幽门螺杆菌是人类胃部粘膜感染的重要细菌，如不经治疗可终生持续在人体中，并引起胃炎、溃疡病甚至胃癌。曾认为不同菌株间的基因组差异可能决定感染的菌株或致病或对人体有利。通过对J99株(cagA+、vacA+，自一名十二指肠溃疡患者1994年分离的菌株)和26695株(在1987年前自英国一名胃炎患者中分离，并曾经过多次传代培养)进行全基因组比较，预测J99有1495个ORF，占全基因组结构的91%，其中89个ORF在26695株中并不存在。在J99中，比26695少95个基因。与其他细菌不同，幽门螺杆菌的rRNA位点并不相邻，提示可能是由一种复杂机制所调控。发现在本菌种中有与枯草杆菌相同的gat ABC基因。还发现菌株特异的DNA修饰/限制基因，故基因组比其他基因的G+C含量为低，反映这些基因可能是通过"横向"途径获得的，即从其他菌种或幽门螺杆菌的其他菌株获得。
美国和加拿大学者对沙眼衣原体MoPn株与肺炎衣原体AR39株的全基因组进行了比较。MoPn株与前已测序的沙眼衣原体serovar D株的基因排列基因相同。对两株沙眼衣原体株的比较集中于近基因组终止区的50个Kb"可塑性"(plasticity)区。肺炎衣原体AR39基因组与已测序的CNLO29株有99.9%的同源，但其尿激酶基因的方向性相反。AR39还含有一个新的4524核苷酸长的环状单链DNA嗜菌体，是第一次在肺炎衣原体中报道的病毒感染。, http://www.100md.com(闻玉梅)