鱼腥蓝细菌PCC 7120是一种具有固氮功能的丝状蓝细菌,在化合态氮源贫瘠时能够分化出特定的专司固氮功能的异形胞。异形胞的分化是一个极其复杂的生理过程,涉及多种胞内外信号的相互协作。在异形胞分化调控过程中,氮代谢全局性调控因子NtcA和异形胞分化关键因子HetR起着核心作用,而PatS和HetN为异形胞分化的负调控因子。它们通过直接或间接调控其他一些异形胞发育相关基因的表达,从而使异形胞在菌丝上的发育呈现一定的分布模式。本课题组前期实验结果表明:alr1550基因能够响应缺氮信号,在异形胞分化早期转录上调且主要集中在异形胞中表达;且体内外实验证实了该基因的表达受NtcA直接转录调控;该基因中断失活后,在缺氮的培养条件下异形胞分化频率显著高于野生型菌株。初步证实alr1550基因可能为一个新的异形胞发育调控因子。为了探究alr1550调控异形胞分化的具体机制,我们主要从以下几个方面展开研究。通过Western-blotting技术进一步检测在缺氮条件下Alr1550蛋白的表达水平,结果显示:缺氮后Alr1550蛋白水平也显著上调,且这种上调表达具有异形胞特异性;接下来对alr1550中断失活突变体中异形胞分化关键基因hetR、patS和hetN的表达水平进行检测。实验发现,与野生型相比,突变体中hetR的转录上调(约1.5倍);hetN的转录和翻译水平均显著下调;而patS的表达水平略微上调。表明Alr1550的失活影响了异形胞分化关键基因的表达。通过体外Far-western blotting和体内细菌双杂实验证实了 Alr1550与异形胞分化调控蛋白HetR间存在相互作用;并通过EMSA实验进一步证实了 Alr1550蛋白能够特异性地促进HetR与PhetP的结合;竞争实验结果显示,Alr1550蛋白能够与PatS-6竞争结合HetR,从而解除PatS对HetR功能的抑制;上述结果表明Alr1550作为一个新的异形胞分化调控因子,在胞内可能是通过与HetR蛋白相互作用,从而调控异形胞的分化。