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;毒素基因編碼的毒素蛋白通過不同的作用機制作用于細菌重要細胞的細胞過程,誘導細胞的生長抑制或細胞死亡?？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-抗毒素復合體,抑制毒素的細胞毒性;抗毒素或毒素-抗毒素復合體通過抗毒素與啟動子調(diào)控序列結(jié)合反饋調(diào)控TA系統(tǒng)表達?，F(xiàn)有的

2、研究結(jié)果顯示,細菌染色體上的一些TA系統(tǒng)作為脅迫反應因子參與細胞適應性脅迫反應,使細菌適應多變的環(huán)境。TA系統(tǒng)在介導細胞適應性脅迫反應中,通過蛋白酶對抗毒素的降解以及抗毒素對TA系統(tǒng)表達的的反饋調(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)控機制尚不清楚。本研究擬對集胞藻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)控進行研究,嘗試闡明這些TA系統(tǒng)在藍藻細胞脅迫反應中的作用。主要內(nèi)容包括:
　　 1)通過基因敲除技術(shù)構(gòu)建sll1504/sll1505、ssl2920/ssl2921和ssl2922/ssl2923分別缺失和同時缺失的突變株,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)在集胞藻適應性脅迫反應中的作用;構(gòu)建受銅離子誘導的啟動子PpetE控制sll1505或ssl2923表達以及sll1504/sll1505或ssl2922/ssl2923共表達的調(diào)控突變株,分析不同誘導表達調(diào)控突變株在銅離子誘導條件下細胞的生長特征,確定這些TA系統(tǒng)編碼產(chǎn)物在集胞藻細胞中的生化功能。
　　 2)利用大腸桿菌選擇性表達調(diào)控系統(tǒng),在大腸桿菌中異源誘導表達蛋白酶Lons或Cl

5、pP2s/ClpXs以及Sll1504/Sll1505或Ssl2922/Ssl2923,通過細胞的生長和蛋白質(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)基因簇與集胞藻細胞適應溫度脅迫——尤其是低溫脅迫有關(guān);sll1504/sll1505、ssl2922/ssl2923與環(huán)境脅迫因素導致的蛋白質(zhì)合成抑制所致的細胞死亡或生長抑制有關(guān),sll1504/sll1505和ssl29

7、22/ssl2923TA系統(tǒng)中毒素或毒素.抗毒素的表達均可抑制集胞藻細胞生長。
　　 (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sll1504/sll1505、ssl2920/ssl2921,ssl2922/ssl2923的表達調(diào)控分析表