海洋高温噬菌体非特异性核酸酶及溶原相关蛋白的性质研究

来源 :自然资源部第三海洋研究所 | 被引量 : 4次 | 上传用户:akljdhnaliuhda
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随着工业生产对热稳定生物催化需求的增加,嗜热微生物作为有价值的酶的来源越来越引起人们的重视。本试验中,一种新的非特异性核酸酶GBSV1-NSN从海洋嗜热细菌噬菌体GBSV1中第一次被发现,它与已知的核酸酶氨基酸序列没有明显的同源性。GBSV1-NSN在Escherichia coli中重组表达纯化后,呈现出非特异性核酸酶的性质,能够降解各种类型的核酸,包括环状双链DNA、线状双链DNA、单链DNA和RNA。核酸酶GBSV1-NSN的最适反应温度是60℃,最适pH是7.5,它的活性被EDTA、2-ME、SDS、citrate、guanidine hydrochloride、urea和DTT抑制,相反被Tween 20、Chaps和Triton X-100增强。它对不同的底物具有不同的Km ,双链DNA是231μmol/L,单链DNA是61μmol/L,RNA是92μmol/L。综上所述,它的发现对于科学研究和应用具有重要的意义。在深海嗜热细菌噬菌体GVE2的溶原性研究中,我们发现噬菌体GVE2开放阅读框的排列模式与λ噬菌体有明显的区别,二者之间裂解基因的排列顺序相差较大,而且λ噬菌体中cⅠ基因和重组酶之间的距离较GVE2远。为了进一步研究噬菌体GVE2的溶原性,我们克隆表达了溶原建立蛋白(特异位点重组酶VP462)以及溶原维持蛋白(CⅠ调控子)。通过Northern blot和Western blot对它们在宿主体内的转录翻译状况进行观察,结果表明vp462从噬菌体感染宿主后0.5h到6h均有转录表达,而且以二聚体的形式在体内存在,但是在宿主体外VP462蛋白在不同温度下却均以单体的形式存在。CⅠ蛋白从噬菌体感染宿主后0.5h到6h表达量逐渐加大,并且呈二聚体和四聚体形式,二聚体比四聚体多;但是GVE2感染宿主菌8h后,CⅠ大部分形成四聚体,这表明CⅠ维持溶原的能力增强。此外,CⅠ在宿主菌体内与体外,大约从50℃开始会形成多聚体,这体现出嗜热细菌噬菌体的部分蛋白只有在高温环境下才会形成具有生物学功能形式的特性。CⅠ在体外从pH5.0到pH10.5,60℃条件下具有降解自身的肽酶性质,此性质与λ噬菌体中的CⅠ蛋白在体外碱性条件下降解自身的肽酶性质相符合。通过ChIP我们寻找获得CⅠ蛋白在GVE2基因组上的操纵基因,该基因位于cⅠ基因的启动子区。为了进一步验证以及找寻CⅠ蛋白控制溶原状态的作用位点,通过凝胶阻滞将ChIP找到的CⅠ的操纵基因以及其它五段预测的序列一一验证。结果显示,CⅠ蛋白只与通过ChIP得到的序列结合,与其它的预测序列均不结合,即CⅠ蛋白只与一个操纵基因结合,该操纵基因可能与立即早期转录起始位点相重叠。所以,GVE2的立即早期转录起始位点可能不同于λ噬菌体,它只从一个位点开始转录,而不是从两个位点向相反的方向转录。λ噬菌体中Cro蛋白是打破溶原状态,使噬菌体向着裂解方向进行的调控蛋白,它的阅读框与cⅠ基因邻近;在GVE2中,由于cⅠ基因的左侧是重组酶,所以,试验cⅠ右侧的ORF28(vp55)和ORF29(vp64)两个未知基因,先将其克隆表达,但是只有ORF29(vp64)表达,但是EMSA显示ORF29(vp64)蛋白与CⅠ的操纵基因不结合。之后,用CⅠ的操纵基因去钓Cro,但是仍没有钓到相应的蛋白,推测GVE2中可能不存在Cro蛋白。在λ噬菌体中, CⅡ是控制溶原发生的早期调控蛋白,它调节重组酶启动子,但是在GVE2中用重组酶启动子DNA钓CⅡ,并没有获得预期的结果。可以看出,GVE2与λ噬菌体在控制溶原的过程中可能有不同的调控机制,GVE2中可能不存在Cro蛋白和CⅡ蛋白。根据λ噬菌体重组酶在噬菌体基因组上作用位点的分布特征,在GVE2中发现特异位点重组酶VP462与其基因附近的序列有明显的结合。用凝胶阻滞初步得到GVE2基因组上VP462的结合位点attP所在的大致区域。综上所述,GVE2噬菌体立即早期基因的转录以及溶原的建立都与λ噬菌体有显著不同,GVE2噬菌体的生活方式比起λ噬菌体可能更加简约,这些需要以后进一步研究。
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