Polyethyleneglycol-Induced Transformation of Bacillus subtilis Protoplasts by Bacterial Chromosomal DNA
- 作者
- Corinne Lévi-Meyrueis, Katalin Fodor, Pierre Schaeffer
- 单位
- Institut de Microbiologie, Université de Paris-Sud, F-91405 Orsay, France
- 杂志
- Molecular and General Genetics（1980）
- DOI
- 10.1007/BF00271749
- 所属领域
- 微生物遗传学
- 关键词
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解决的核心问题
研究聚乙二醇（PEG）诱导的枯草芽孢杆菌原生质体是否能被细菌染色体DNA转化，并探索其转化特性及机制。
研究策略
使用PEG处理原生质体进行转化试验，比较不同浓度和类型的DNA（染色体DNA、质粒DNA、变性DNA）对转化效率的影响，并采用非可转化突变株验证转化是否依赖细菌可转化性。
核心内容
本研究利用聚乙二醇处理枯草芽孢杆菌原生质体，系统考察了细菌染色体DNA的转化特性。结果表明，PEG诱导的原生质体转化不仅适用于质粒DNA，也能高效介导染色体DNA的摄入，最大转化频率约为每再生菌落中5×10^-5的转化子比例。染色体DNA最适浓度在1–2 μg/ml之间，超过该浓度转化子产量反而下降。变性染色体DNA的转化活性仅为天然DNA的1.3%和3.5%，复性后活性恢复约3倍，提示转化过程依赖双链DNA结构。此外，10倍过量的质粒DNA不影响染色体DNA转化，反之亦然，说明两类DNA在摄取中不存在竞争。更为关键的是，非可转化突变株MO214的原生质体同样能被染色体DNA转化，表明该过程不依赖细菌的生理性感受态。综合而言，PEG诱导的原生质体转化机制与自然感受态摄取显著不同，可能主要通过物理作用破坏膜屏障实现DNA进入，这为枯草芽孢杆菌及其他难以自然转化的菌株提供了通用的染色体DNA遗传操作途径。
创新点
首次证明PEG诱导的原生质体转化可适用于染色体DNA；发现DNA浓度过高会抑制转化效率；证明染色体DNA和质粒DNA在PEG转化中不存在竞争。
研究对象（1）
| 底盘细胞 | 代谢通路 | 基因 | 蛋白 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
| Bacillus subtilis (菌株S3, S13, MO214) | 染色体DNA转化 | — | — | 转运 | PEG处理促进DNA进入原生质体 |
关键发现
- 最大转化频率约为5×10^-5（每再生菌落中转化子比例）
- 染色体DNA最适浓度约为1-2 μg/ml，超过此浓度转化子产量下降
- 变性染色体DNA的转化活性仅为天然DNA的1.3%和3.5%，复性后活性恢复约3倍
- 10倍过量的质粒DNA不影响染色体DNA的转化，反之亦然
- 非可转化突变株MO214的原生质体同样能被染色体DNA转化
- 原生质体再生率平均在12%-23%左右。
研究结论
PEG诱导的原生质体转化不仅适用于质粒DNA，也适用于染色体DNA；该过程需要双链DNA，且不受细菌可转化性限制；其DNA摄取机制与生理性感受态摄取不同，可能是一种物理作用。