中慢生型天山根瘤菌可以在宿主甘草根部大量繁殖并结瘤固氮,甘草种子在萌发时会向根际周围释放抗代谢物---刀豆氨酸,可以清除土壤中的潜在病原微生物,由于天山根瘤菌内部存在着msiR/msiA调控系统,可以将胞内的刀豆氨酸运出胞外,因此可以在甘草根部大量繁殖,为结瘤固氮提供了有利条件。MsiR蛋白是LysR转录调控蛋白家族中的一员,该蛋白可以响应宿主植物释放的抗代谢物---刀豆氨酸,激活外运蛋白MsiA编码基因的转录表达,本文主要研究MsiR蛋白与DNA及小分子---刀豆氨酸的相互作用,对进一步揭示LysR家族蛋白转录调控的机理有重要意义。通过蛋白同源建模预测了 MsiR蛋白与刀豆氨酸结合相关的六个氨基酸位点(N102、D104、D131、D202、F230、M242)并分别突变为丙氨酸。ITC实验发现M242A突变蛋白与CAN的亲和能力约降低了 1倍,其结合过程是一个焓驱动的放热过程,D131A、D104A、D202A、F230A突变蛋白与CAN的结合是一个熵驱动的放热过程,其亲和能力分别降低了 4.6倍、22.9倍、30倍、39.3倍;活性检测发现M242A突变蛋白的活性降低了约27%,其余五个突变几乎丧失了转录调控活性,说明这六个氨基酸位点是MsiR蛋白与刀豆氨酸互作的关键位点;另外,对MsiR蛋白a3上的每一个极性氨基酸残基分别进行丙氨酸突变,in vivo检测突变蛋白的转录调控活性,除N27A突变蛋白以外,其余突变蛋白的活性都有不同程度的降低。同时,还构建了 MsiR突变文库,通过双筛选系统筛选得到7个MsiR组成型表达的突变蛋白。对ABS-1(GTAA)位点进行随机突变实验发现ACAN突变使PmsiA变成组成型启动子,5’RACE实验证明ACAN和ABS3组成了新的启动子。含ATTA、GTTA和ATAA突变的PmsiA启动子和野生型启动子一样可以高效率地响应刀豆氨酸。含GATA、GTTC和CTGA突变的启动子在相同刀豆氨酸的条件下,转录活性只有野生型一半左右。对无诱导活性的突变体测序发现,ABS-1位点至少有三个碱基和野生型或高诱导型不同。这些发现说明ABS-1位点在MsiR响应刀豆氨酸激活msiA基因转录的过程中发挥重要作用。