产酶溶杆菌中一种新AlgC类蛋白Le2152调控蹭行运动的机制初探

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产酶溶杆菌OH11是本实验室从辣椒根际土壤中分离得到的一种十分有应用前景的农业生防细菌,具有广谱的抗真菌活性,不仅可以产生的多种胞外水解酶,还可以分泌抗真菌物质HSAF(Heat-Stable Antifungal Factor),从而抑制病原真菌菌丝生长来防治多种植物病原卵菌和真菌引起的植物病害。Ⅳ型菌毛(Type Ⅳ pili,T4P)介导的蹭行运动是产酶溶杆菌重要的分类依据,并且与该菌的吸附、定殖等活动也息息相关,因此是产酶溶杆菌生防能力评价的重要因素。本文以产酶溶杆菌OH11为研究对象,对其蹭行运动的调控机制进行探索。实验室前期已经对T4P的组装系统进行了研究,并报道了 Clp和PilR等转录因子蹭行运动调控机制,为了探究出新的蹭行运动调控机制,我们对实验室的突变体库进行了筛选后,得到了一株蹭行运动完全丧失的菌株,鉴定为Le2152,Pfam分析发现 Le2152 含有 PGM-PMM(phosphoglucomutase-phosphomannomutase)结构域,在对OH11全基因组进行对比分析后发现还存在另外一个含有这种结构域的蛋白Le4861,但是Le4861基因敲除后蹭行运动并受到没有影响。为了进一步探索二者存在这种差异的原因,利用生物信息学软件TMHMM和SMART等对其结构域进行了分析预测,结果发现Le2152除了PGM-PMM结构域外,N端还存在着一个周质的dCache(DoubleCache)结构域,并且这种结构域不同于以往报道的几种dCache结构域。含有与相似Le2152结构域的蛋白存在于变形菌纲的至少8个目中,Le2152蛋白具有保守性和代表性。在1991年首次克隆铜绿假单胞菌AlgC蛋白酶可溶部分之后,人们对AlgC类型的蛋白研究中都是使用的N末端截短的ORF(Open Reading Frame,ORF),本研究证明了产酶溶杆菌中Le2152蛋白除了具有PGM-PMM结构域外,还有dCache结构域共同组成了一个完整ORF,铜绿假单胞菌AlgC蛋白也存在着与Le2152相同的被忽略的dCache结构域,Le2152类型的磷酸甘露糖变位酶可以代表一种新的类AlgC蛋白。为了进一步探究Le2152调控蹭行运动的机制,我们首先利用免疫共沉淀(Co-Immunoprecipitation,Co-IP)技术对Le2152的互作蛋白进行筛选以及质谱鉴定,共筛选得到了 403个蛋白。初步分析后发现其中存在7个TP4系统中调控蹭行运动的蛋白,随后利用细菌双杂交技术对Le2152与这7个蛋白进行了一对一筛选,结果发现PilA、PilS能够与Le2152蛋白互作。接着对Le2152、PilA、PilS进行截短后再次进行细菌双杂交试验,发现Le2152与PilA、PilS的互作发生在膜上。由于PilA、PilS均为跨膜蛋白,为了证明这种互作的特异性,我们将Co-IP数据中所有的跨膜蛋白分析出来,共包括42个跨膜蛋白,然后挑选出其中的5个蛋白与Le2152进行双杂交试验,发现只有一个Le3673能够与Le2152互作,另外的4个并不与Le2152互作,因此并不是所有的跨膜蛋白都可以和Le2152互作,它与PilA、PilS的互作具有特异性。接着我们选取了PilA蛋白对Le2152可能的调控途径进行了探索,发现Le2152不是通过影响PilA蛋白的表达、外泌、定位等来调控PilA,因此其互作具体的调控途径还有待进一步探究。
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