单核细胞增生李斯特菌p60蛋白结构域功能鉴定及其底物结合特性研究

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单核细胞增生李斯特菌(Listeria monocytogenes, Lm)是一种典型的人兽共患病食源性病原菌,在自然界中普遍存在。由于其具有感染人类和多种动物而导致严重李斯特菌病的特性,该菌已引起了广泛关注。p60蛋白为该病原菌产生的一种胞外蛋白,与李斯特菌的致病性密切相关。现有的研究结果表明p60蛋白在Lm发病机理中的主要作用与细胞分裂、宿主细胞入侵、细菌细胞表面结构的维持及免疫活性细胞壁成分的释放有关。因此,p60蛋白也被称为侵染辅助蛋白(invasion-associated protein, Iap)。p60蛋白的三级结构预测结果显示:若在270位氨基酸附近将p60蛋白切开,可以获得两个能够彼此独立存在的结构域(N端结构域和C端结构域)。同时,氨基酸序列分析显示:p60蛋白的N端不仅含有两个LysM结构域的氨基酸基序,其间还存在着一个SH3结构域的氨基酸基序,而p60蛋白的C端只含有一个NlpC/P60家族结构域的氨基酸基序。但到目前为止,这些结构域在p60蛋白中的确切功能还不清楚。本研究表达和纯化了全长p60蛋白、LysM1结构域、LysM2结构域、SH3结构域、C端结构域、LysM1-SH3结构域共存体以及LysM1结构域缺失体共七种重组蛋白。本研究利用Insoluble Pulldown法鉴定出p60蛋白的N端结构域行使结合功能,且LysM1、SH3、LysM2结构域均具有结合活性但LysM1的活性较弱,而p60蛋白的C端结构域则完全不具有结合活性。随后,本研究利用复性SDS-PAGE法鉴定出p60蛋白的C端结构域行使裂解功能。此外,本研究发现LysM1-SH3结构域共存体的结合活性不单单是LysM1与SH3结构域结合活性的简单相加,这表明LysM1与SH3结构域之间可能存在着协同结合底物的作用。最后,本研究综合运用Insoluble Pulldown法和比浊法测定了LysM1结构域缺失体的结合活性和裂解活性,实验结果表明:虽然LysM1结构域的缺失只导致p60蛋白整体的结合活性下降约10%,但会使p60蛋白整体裂解活性的降幅达到70%。已有研究显示:p60蛋白具有裂解细菌细胞壁的活性,其对细胞壁的裂解可以帮助Lm逃避宿主的先天免疫系统,而使其能在宿主细胞中存活和繁殖,导致宿主出现严重的李斯特菌病。而p60蛋白与底物的识别与结合是其发挥裂解活性的首要前提,因此对p60蛋白的底物结合特性进行全面研究也是本研究的一项重要工作。本研究确定了p60蛋白不是金属蛋白且该蛋白内不含有二硫键。当温度为36℃,pH值为7.5时,p60蛋白的结合活性达到最大,且其活性能被10mM的Na+、K+、和Ca2+分别提高11%、15%以及21%。本研究还发现,p60蛋白作为一种细菌LysM蛋白并不区分GlcNAc-MurNAc与GlcNAc多聚物。本研究也得出了N-乙酰葡糖胺C2’位置上的酰胺基在结合反应中是至关重要的结论。最后,分子筛层析实验结果表明p60蛋白在缓冲液中是以单体的形式存在。
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