集胞藻PCC6803染色體上sll1504-sll1505-ssl2920-ssl2921-ssl2922-ssl2923毒素—抗毒素系統(tǒng)基因簇的研究.pdf

1、細(xì)菌毒素-抗毒素系統(tǒng)(toxin-antitoxin,TAsystem)由位于同一操縱子中的毒素基因和抗毒素基因組成,二者共同表達(dá);毒素基因編碼的毒素蛋白通過(guò)不同的作用機(jī)制作用于細(xì)菌重要細(xì)胞的細(xì)胞過(guò)程,誘導(dǎo)細(xì)胞的生長(zhǎng)抑制或細(xì)胞死亡?？苟舅鼗蚓幋a可被特殊蛋白酶降解的不穩(wěn)定抗毒素蛋白;抗毒素蛋白與毒素蛋白相互作用形成毒素-抗毒素復(fù)合體,抑制毒素的細(xì)胞毒性;抗毒素或毒素-抗毒素復(fù)合體通過(guò)抗毒素與啟動(dòng)子調(diào)控序列結(jié)合反饋調(diào)控TA系統(tǒng)表達(dá)?，F(xiàn)有的

2、研究結(jié)果顯示,細(xì)菌染色體上的一些TA系統(tǒng)作為脅迫反應(yīng)因子參與細(xì)胞適應(yīng)性脅迫反應(yīng),使細(xì)菌適應(yīng)多變的環(huán)境。TA系統(tǒng)在介導(dǎo)細(xì)胞適應(yīng)性脅迫反應(yīng)中,通過(guò)蛋白酶對(duì)抗毒素的降解以及抗毒素對(duì)TA系統(tǒng)表達(dá)的的反饋調(diào)控調(diào)控TA系統(tǒng)的活性。具有遺傳操作系統(tǒng)的模式藍(lán)藻集胞藻PCC6803染色體上也存在大量的TA系統(tǒng)。其中染色體上的基因?qū)ll1504/sll1505、ssl2920/ssl2921和ssl2922/ssl2923構(gòu)成TA系統(tǒng)簇,但它們的生理功能

3、及其活性調(diào)控機(jī)制尚不清楚。本研究擬對(duì)集胞藻PCC6803染色體上的sll1504/sil1505、ssl2920/ssl2921和ssl2922/ssl2923TA系統(tǒng)簇生理生化功能及其活性調(diào)控進(jìn)行研究,嘗試闡明這些TA系統(tǒng)在藍(lán)藻細(xì)胞脅迫反應(yīng)中的作用。主要內(nèi)容包括:
　　 1)通過(guò)基因敲除技術(shù)構(gòu)建sll1504/sll1505、ssl2920/ssl2921和ssl2922/ssl2923分別缺失和同時(shí)缺失的突變株,并分析在不同

4、脅迫條件下的缺失突變株表型,確定這些TA系統(tǒng)在集胞藻適應(yīng)性脅迫反應(yīng)中的作用;構(gòu)建受銅離子誘導(dǎo)的啟動(dòng)子PpetE控制sll1505或ssl2923表達(dá)以及sll1504/sll1505或ssl2922/ssl2923共表達(dá)的調(diào)控突變株,分析不同誘導(dǎo)表達(dá)調(diào)控突變株在銅離子誘導(dǎo)條件下細(xì)胞的生長(zhǎng)特征,確定這些TA系統(tǒng)編碼產(chǎn)物在集胞藻細(xì)胞中的生化功能。
　　 2)利用大腸桿菌選擇性表達(dá)調(diào)控系統(tǒng),在大腸桿菌中異源誘導(dǎo)表達(dá)蛋白酶Lons或Cl

5、pP2s/ClpXs以及Sll1504/Sll1505或Ssl2922/Ssl2923,通過(guò)細(xì)胞的生長(zhǎng)和蛋白質(zhì)免疫印跡(Westernblot)分析技術(shù),研究sll1504/sll1505、ssl2920/ssl2921,ssl2922/ssl2923TA系統(tǒng)在蛋白水平上的活性調(diào)控。
　　 3)以lacZ為報(bào)告基因,構(gòu)建sll1504/sll1505、ssl2920/ssl2921、ssl2922/ssl2923TA系統(tǒng)與/la

6、cZ融合轉(zhuǎn)錄的調(diào)控菌株,研究這些TA系統(tǒng)的轉(zhuǎn)錄調(diào)控。
　　 根據(jù)上述研究得到以下結(jié)論:
　　 (1)sll1504/sll1505-ssl2920/ssl2921-ssl2922/ssl2923TA系統(tǒng)基因簇與集胞藻細(xì)胞適應(yīng)溫度脅迫——尤其是低溫脅迫有關(guān);sll1504/sll1505、ssl2922/ssl2923與環(huán)境脅迫因素導(dǎo)致的蛋白質(zhì)合成抑制所致的細(xì)胞死亡或生長(zhǎng)抑制有關(guān),sll1504/sll1505和ssl29

7、22/ssl2923TA系統(tǒng)中毒素或毒素.抗毒素的表達(dá)均可抑制集胞藻細(xì)胞生長(zhǎng)。
　　 (2)集胞藻PCC6803中的蛋白酶Lons和ClpP2s/ClpXs不能降解Sll1504和Ssl2922抗毒素蛋白,推測(cè)集胞藻PCC6803中還存在能夠降解Sll1504和Ssl2922的蛋白酶。
　　 (3)在大腸桿菌中對(duì)sll1504/sll1505、ssl2920/ssl2921,ssl2922/ssl2923的表達(dá)調(diào)控分析表