豚鼠气单胞菌CB101的GlcNAc利用系统及调控蛋白NagC对chiI和nagAl转录的调控

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L10是Aeromonas caviae CB101的转座子突变株,研究发现它可以在LB培养基中组成型表达几丁质酶和二糖酶。Tail-PCR和测序发现,两株突变株转座子插入的位置均是GlcNAc利用系统中的nagA基因3’端。以L10 Tail-PCR的产物为探针,利用southern杂交从CB101 cosmid基因文库中筛选到克隆子一个包含nagA基因的克隆子。步移法测序发现克隆子包含GlcNAc利用系统4个基因:nagE、nagB、nagA和nagC,并且发现惟一的二糖酶基因nagAl在nagE的下游,但在nagC下游没有发现nagD基因。nagE是pts转运系统,GlcNAc主要通过该转运蛋白进入胞内,生成GlcNAc-6-P;nagA是脱乙酰基酶,将GlcNAc-6-P脱乙酰基生成GlcN-6-P;nagB是脱氨基酶,GlcN-6-P经nagB脱氨基后形成Fructose-6-P,进入糖酵解途径;nagC是转录负调控因子,调控着nag operon的转录。序列分析显示nagBAC的转录方向相同,而且基因的间隔仅有几个碱基。我们由此推测:nagBAC共转录表达,NagC是几丁质酶和二糖酶的转录调控蛋白,转座子插入nagA破坏了下游的调控蛋白基因nagC的转录和表达,从而几丁质酶和二糖酶变为组成型表达。为了证明推测,我们构建了nagC缺失突变株CB101AnagC,检测了缺失突变株和L10几丁质酶活性和二糖酶活性以及胞外蛋白的组成。结果表明nagC缺失突变株与L10酶的表达分泌情况基本相同,胞外蛋白大部分是几丁质酶ChiI和二糖酶NagAl。我们利用Realtime-PCR检测了CB101AnagC的chiI和nagAl在转录水平上的变化,检测结果验证了NagC蛋白不仅调控了nag基因簇的nagE、nagB和nagA,还是chil和nagAl的调控蛋白的假设。为了证明nagBAC共转录,我们用RT-PCR扩增出了共转录条带,说明nagB、nagA和nagC在转录时共用一个启动子转录。为了进一步阐述NagC蛋白是chiI和nagAl的调控因子,我们对NagC蛋白序列和结构域分析,发现NagC包括两个结构域:Helix-turn-Helix domain和ROK(repressors,opening reading frames,and kinases) motif,与E.coli K12的NagC蛋白的两个结构域十分相似,是典型的ROK家族调控蛋白特征。因此我们外源表达了NagC蛋白,并利用凝胶阻滞迁移证明了NagC蛋白可以强烈的结合到chiI and nagAl上游的启动子区。综上所述,CB101的NagC蛋白不仅调控了nagEBA的转录,同时还是chiI和nagAl基因的转录调控因子,这也是首次发现NagC蛋白对几丁质酶基因的转录有调控作用。
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