集胞藻PCC6803染色體上毒素-抗毒素基因ssr3532-slr2080和sll2006-sll2007的研究.pdf

1、TA系統(tǒng)一般由雙元操縱子編碼的毒素蛋白和不穩(wěn)定的抗毒素蛋白構成。具有不同生化活性的毒素作用于特定細胞靶標，調控細胞的生長速度?？苟舅赜蒁NA結合結構域和毒素結合結構域構成，分別結合與TA操縱子啟動子的調控序列和相應抗毒素蛋白，反饋調控TA操縱子轉錄和毒素的生化活性。因此，抗毒素在轉錄水平和蛋白水平上調控TA系統(tǒng)活性。依賴ATP的蛋白酶Lon和Clp能降解抗毒素，并調控抗毒素在細胞中的水平。根據毒素氨基酸系列和二級結構的相似性，將TA系統(tǒng)

2、分為多個不同的家族。不同家族的TA系統(tǒng)廣泛存在于原核生物基因組中。已證明一些細菌染色體上的TA系統(tǒng)作為脅迫反應因子，介導細胞適應一種或一類脅迫。具有獨特適應能力的藍藻染色體上存在有大量同源的TA系統(tǒng)，這些冗余的TA系統(tǒng)在藍藻適應環(huán)境脅迫中的功能還不清楚。研究這些TA系統(tǒng)的生理生化功能，對于理解藍藻水華發(fā)生的細胞內在機制具有重要的理論價值。模式藍藻集胞藻PCC6803染色體上存在至少31個屬于5個不同家族的TA系統(tǒng)，如ssr3532/sl

3、r2080和sll2006/sll2007基因構成藍藻特異的新的TA系統(tǒng)家族。本文對這兩個TA系統(tǒng)的功能及其關系進行了研究，主要內容包括:
　　(1)構建并利用報告基因lacZ與ssr3532/slr2080和sll2006/sll2007組分融合轉錄的報告菌株和及其共表達的重組菌株，分析報告菌株LacZ活性和毒素與抗毒素蛋白的相互作用，分別證明ssr3532/slr2080和sll2006/sll2007 TA系統(tǒng)在轉錄水平和蛋

4、白水平上的活性調控。
　　(2)構建并利用大腸桿菌單雜交系統(tǒng)和異源的毒素和抗毒素基因共表達系統(tǒng)，分析單雜交重組菌株的LacZ活性以及共表達重組菌株的生長活性，確定ssr3532/slr2080和sll2006/sll2007同源TA系統(tǒng)在轉錄水平和蛋白水平上的交互調控及其表達產物對上下游基因的轉錄調控作用。
　　(3)構建集胞藻ssr3532/slr2080和sll2006/sll2007系統(tǒng)缺失突變株、互補突變株、毒素或毒

5、素-抗毒素過表達突變株以及TA系統(tǒng)組分和lacZ融合的轉錄調控突變株，通過分析這些突變株在Cd脅迫條件下的生長表型，確定TA系統(tǒng)基因在集胞藻細胞適應Cd脅迫中的生理功能。
　　主要研究結果和結論包括:
　　(1)ssr3532/slr2080和sll2006/sll2007系統(tǒng)編碼的毒素和相應的抗毒素相互作用，形成無細胞的毒性TA復合體。但與已報道的典型TA系統(tǒng)反饋調控特征不同，抗毒素Ssr3532對ssr3532/slr2

6、080系統(tǒng)具有反饋激活作用，毒素Slr2080能提高抗毒素的這種反饋激活作用;抗毒素Sll2006單獨存在是沒有反饋調控作用，與毒素Slll2007形成的毒素-抗毒素復合體對sll2006/sll2007系統(tǒng)具有反饋激活作用。
　　(2)ssr3532/slr2080和sll2006/sll2007同源TA系統(tǒng)在蛋白水平上存在交互調控作用，但在轉錄水平上不存在交互調控作用，但ssr3532/slr2080系統(tǒng)對上下游基因轉錄具有調

7、控作用。即抗毒素Ssr3532能抑制同源毒素Slr2080毒性和非同源毒素Sll2007的毒性，抗毒素Sll2006能抑制同源毒素Sll2007毒性和非同源毒素Slr2080的毒性;但編碼的抗毒素或TA復合體對彼此操縱子的表達不具調控活性。
　　(3) ssr3532/slr2080和sll2006/sll2007系統(tǒng)缺失突變導致藍藻細胞在Cd脅迫條件下生長受到完全抑制，而互補突變能使缺失突變株恢復生長表型。誘導ssr3532/s