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条件致病型细菌在侵染寄主的过程中，需要将自身细胞的生理状态从自由生长调整为毒性状态。同时，还要迅速对来自于寄主体内的理化刺激及免疫反应作出适应性改变。在此过程中，由蛋白酶介导的蛋白水解是一种重要的细胞调节机制。蛋白水解属于翻译后修饰方式，且过程不可逆，因此，在基因及其产物的表达和稳定性控制方面，蛋白水解具有迅速、瞬时、有序和高度特异性的特征。蛋白水解不但能作用于细胞结构蛋白，更重要的是能通过水解关键信号蛋白来对其控制的致病信号转导过程进行精确调节。与此同时，蛋白酶本身的表达、转运、激活和降解也是受到严谨的控制。然而，对蛋白酶在信号转导过程中作用与机制的研究还比较薄弱，尤其在植物病原细菌研究领域，相关报道还比较匮乏。 本研究主要内容包括：⑴水稻黄单胞菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae，Xoo)和野油菜黄单胞菌(Xanthomonascampestris pv.campestris，Xcc)是研究植物病原细菌致病机理及植物—病原菌互作关系的重要模式细菌。在本论文中，分别以Xoo PXO99和Xcc8004为研究菌株，报道了在两种植物病原细菌中含PDZ结构域的蛋白酶Prc在细菌致病及抗胁迫方面的功能，并对其作用分子机理进行了深入研究。⑵水稻黄单胞菌Xoo PXO99基因组编码至少7个含PDZ结构域的蛋白，其中6个属于蛋白酶。对这些基因进行系统突变和表型分析，发现PX0_01122和PXQ_04290(prcXoo)参与细菌致病过程。prcXoo编码一个位于细菌周质空间的Tsp家族蛋白酶，其突变还导致细菌对多种环境胁迫敏感，包括高盐(428 mM NaCl)、H2O2及SDS胁迫。比较亚蛋白组学分析表明，34个周质空间蛋白在prcXoo突变体中的表达量低于野生型。这些蛋白参与到蛋白水解、大分子生物合成、碳水化合物或能量代谢、信号转导及蛋白易位或折叠等过程。体内及体外证据证明PrcXoo稳定并直接结合其中一个参与细菌致病力的蛋白，即二肽基肽酶DppP。在XooPXO99中，PrcXoo作为响应细胞被膜胁迫反应的周质空间调节蛋白，有助于细菌的致病力。⑶在野油菜黄单胞菌Xcc8004中，prcXcc(XC_0714)与prcXoo(PXO_04290)相比，在编码产物的一级序列、二级结构（预测）、功能及定位上均高度保守。prcXcc基因及各个结构域删除突变体的致病力均明显下降。同时，prcXcc也参与多种细胞被膜胁迫反应，如prcXcc突变后会导致细菌对红霉素、卡那霉素等抗生素、Fe2+、Zn2+、Cu2+以及Ni2+等金属离子以及高浓度山梨醇(1.18 M sorbitol)敏感;与Xoo不同的是，prcXcc能耐受高盐(428 mM NaCl)、SDS、H2O2等胁迫，推测可能是由于调控通路具有变异造成的。体外酶切实验表明，成熟的PrcXcc在体外具有依赖于保守活性位点S475和K500的丝氨酸内切酶活性，且对于不同的广谱性底物α-casein和β-casein具有不同的酶切活性。为进一步解析PrcXcc介导的信号转导过程，利用亲和蛋白质组学方法（TAP）筛选得到PrcXcc蛋白酶可能结合的底物共计44个蛋白，这些蛋白广泛参与了基础代谢，生物大分子合成，蛋白质量控制和蛋白转运与分泌过程。其中，体外酶切实验表明，PrcXcc能特异性地结合（KD=33.9μM）并酶切水解重要受体组氨酸蛋白激酶VgrS的sensor区域。质谱鉴定发现，在体外，PrcXcc能够在5个氨基酸残基位点对VgrS-sensor区进行酶切水解。体外磷酸化实验表明，PrcXcc能特异性地抑制VgrS全长膜蛋白的自激酶活性，降低其磷酸化水平。通过对各截短蛋白自激酶活性检测，结合SDS-PAGE胶上蛋白的位置，推测在细胞内PrcXcc抑制VgrS激酶活性是通过酶切后者的第9个氨基酸残基(A9)造成的。上位分析表明，在细菌抗高渗胁迫(1.18 M sorbitol)信号通路中，在调控关系上VgrS位于PrcXcc上游，但PrcXcc亦能作用于VgrS，推测PrcXcc通过水解VgrS-sensor区，影响该激酶及下游反应调节蛋白VgrR的磷酸化水平，并最终调控prcXcc自身的转录，从而形成一个完整的调控环路(loop)。对该分子模型的实验证明正在进行中。