耐辐射球菌（Deinococcus radiodurans）是世界上最耐辐射的物种之一,对各种DNA损伤介质具有超强的抗性,已成为研究基因组完整性和稳定性的一种理想模式生物。大多原核生物利用双组分系统来感受环境变化;其中的反应调节蛋白可作为一个通用成分来调节胞内系列生命活动。本实验室的研究结果显示,一个被注释为反应调节蛋白的基因DR2418可能对耐辐射球菌的极端辐射抗性具有贡献。于我们重点围绕该基因进行了研究。1.用生物信息学方法搜寻了耐辐射球菌基因组内所有的反应调节蛋白。经序列比对和进化分析得到,与DR2418同源性最高的是DR0781和DR0743。2.对以上三个反应调节蛋白以及与DR2418位于同一操纵子的另外两基因进行了原位突变。结果表明:DR0743不可删除;DR0781对电离辐射抗性不重要;DR2418对电离辐射抗性非常重要;DR2419和DR2420对电离辐射抗性贡献都不大;而ΔDR2418ΔPprI双突变对γ-射线比ΔDR2418和ΔPprI单突变株都更敏感。3.对ΔDR2418突变的特性进行了分析。ΔDR2418突变株对γ-射线、过氧化氢和干燥等DNA损伤试剂的处理都很敏感。突变株的抗氧化能力下降;其胞内重要抗氧化酶KAT和SOD的活性都比野生株低。同时发现两个对DNA修复重要的酶RecA和PprA的表达水平在突变株中都呈下调趋势。双突变ΔDR2418ΔPprI的抗逆性比任何一个单突变都更敏感。4.用DNA微阵列技术分析了突变株相对于野生株的转录谱变化。结果发现,突变株的转录谱都发生了明显的变化,而且突变株中受抑制基因与野生株中受辐射诱导基因有很大一块重叠。实时定量PCR数据支持芯片结果。脉冲场凝胶电泳实验表明DR2418的缺失延长了耐辐射球菌的DNA修复过程,与转录组结果相符。5.验证了DR2418是一个带DNA结合活性的反应调节蛋白。通过蛋白点突变实验,发现Asp⁵⁴是保守的磷酸化位点。在非磷酸化状态下,DR2418蛋白能与DR0997的启动子特异性结合。6.为探究RecA、PprI和DR2418之间可能存在的关系。我们试图利用串联亲和纯化（TAP）技术获得纯净的体内天然蛋白复合体。目前已将TAP标签直接整合到DNA修复相关基因RecA和DR2418的C端,得到了体内原位表达的融合蛋白RecA-CTAP和DR2418-CTAP,前者已用Western杂交方法进行了验证。另外,我们已在PprI突变株中,分别转入了带TAP标签的功能互补质粒。其中pRADN-PprI互补菌株的功能已通过抗辐射表型得到验证。综上所述,耐辐射球菌的DR2418基因对其极端抗性很重要。它是一个具有特异性DNA结合活性的反应调节蛋白,主要通过调控与细菌抗氧化和DNA修复相关的途径起作用,与DNA修复开关蛋白PprI的功能具有叠加效应。它与重要蛋白的相互关系正在探索之中。