溶原性噬菌体在宿主菌基因组中的整合与切割作用介导了基因在宿主菌间的水平转移,对于生物多样性的形成具有重要意义;而噬菌体中的整合位点与整合酶是进行整合作用的关键因素与必要条件。噬菌体PaP3是本室新近完成全基因组测序和注释并在GeneBank上登录的新发现的噬菌体(AY 078382或NC 004466),但其整合位点及整合酶尚未鉴定,然而它们在溶原性噬菌体的生命活动中又是必不可少的。本项目拟①通过适当的限制性酶切、分子克隆及DNA序列测定等方法鉴定PaP3基因组的整合序列及其在宿主菌基因组上的整合位点;②鉴定、克隆、表达整合酶基因,并利用整合反应进行功能鉴定;③利用DNaseⅠ足纹法鉴定整合酶在DNA上的特异性识别和切割位点序列。该项目的研究将为阐明噬菌体介导的基因转移和由此而产生的生物多样性提供实验依据。
为确定铜绿假单胞菌噬菌体PaP3在宿主菌基因组中的整合位点,本研究利用在噬菌体PaP3基因组中无酶切位点的PstⅠ对溶原性细菌全基因组进行酶切,获得含有噬菌体PaP3全基因组及部分宿主菌DNA序列的大片段;然后进行第二次酶切,获得噬菌体基因组与宿主菌基因组的交界点序列并进行克隆、测序,鉴定出杂合位点attR。根据λ噬菌体的整合机理,利用PCR反应扩增出另一杂合位点attL,根据测序结果及Blast检索确定了attP与attB的位置与DNA序列。经序列比对发现,attP及attB的核心位点分别位于噬菌体PaP3基因组中的t-RNAPro基因及铜绿假单胞菌PA3基因组中的t-RNALys基因中,其核心位点的DNA序列为21bp(5'-GGTCGTAGGTTCGAATCCTAC-3')。整合位点attP的前后均存在一个ORF,起止区域分别是1520-1819bp及1979~2434bp。将后一个ORF克隆、表达、纯化后,经EMSA实验,发现其可与整合位点的部分序列结合,使该DNA片段后滞,但并不结合下游非特异DNA条带。该研究为铜绿假单胞菌噬菌体的整合酶及整合机制的研究奠定了基础。