粘球菌子实体发育关键应答调控子DidR作用机制的初步研究

来源 :山东大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wuweijie2009
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粘球菌Myxococcus xanthus(M.xanthus)是一类具有复杂社会学行为的革兰氏阴性细菌。在营养丰富条件下,细胞通过分别称作Social(S)运动和Adventurous(A)运动的双运动系统在固体介质农面实现上滑动运动;在饥饿条件下,细胞通过群体运动形成子实体结构并分化成抗逆性的粘孢子以度过不良环境。粘细菌复杂的社会学行为与其复杂的调控系统紧密相关粘球菌的子实体形成包括单个细胞感知饥饿信号,群体细胞感知饥饿信号和细胞聚集形成子实体并分化成抗逆性孢子三个主要流程,双组份系统(two component system,简陈TCS)是原核细胞中主要的信号感应与传导系统,可以识别胞外信号并调控下游相应基因的转录从而使细胞对外界环境变化产生应答。粘球菌基因组编码有大量的TCS,它们组成了一个复杂的网络,在粘球菌子实体发育等行为中发挥着重要作用。我们前期研究中发现了一个新的含有典型的信号接受结构域(REC)的蛋白,预测为双组份系统中的应答调控蛋白或信号传递蛋白。它的缺失导致菌株表现出特殊的发育性状,饥饿条件下菌体早期能够聚集成不典型的子实体,但无法生成抗逆性孢子,我们命名为DidR(defective in developmental regulator)。那么,DidR在已知的粘球菌发育掉控网络中处于怎样的位置,又是如何发挥作用的呢?包括运动、胞外多糖(EPS)产生及发育生孢等能力在内的突变体性状分析显示,与野生型菌株DK1622相比,敲除菌株△MXANI093的EPS产量升高,但运动能力无明显变化,饥饿条件下菌体早期能够聚集成不典型的子实体,但无法生成抗逆性孢子;对其磷酸化位点定点突变菌株D128N的分析显示,其A及S运动能力均降低,饥饿条件F菌体早期聚集缓慢,后期无法生成抗逆性孢子。通过对比DK1622、AMXAN1093和D128N的性状,我们得到以下结论:(1)DidR蛋白的磷酸化位点的突变壳能通过抑制EPS产生而抑制菌体运动;(2)DidR蛋白的非磷酸化形式抑制发育早期的聚集过程;(3)DidR的缺失影响孢子的生成。反转录PCR分析显示didR与其上游基因MXAN1096-1094共转录,提示它们可能组成一个操纵子而发挥相同或相关功能。生物信息学预测显示MXAN1096-1094均与脂多糖(LPS)核心多糖组分脱氧辛酸KDO的合成与激活有关,这意味着DidR也可能与LPS的合成相关。提取DK1622.△MXAN1093和D128N的LPS并进行SDS-PAGE分析发现△MXAN1093展现出与野生菌株DK1622不同的带型,D128N与DK16620带型基本相同。我们推测△MXAN1093的LPS可能部分受损,D128N的LPS不受影响,△MXAN1093内LPS具体发生了怎样的变化仍需要进一步的研究。另外,我们构建了didR共转录基因kdsC(MXAN1094)敲除菌株。△MXAN1094,该菌株与DK1622相比S运动降低但EPS产量升高,对该菌株的LPS进一步分析发现该菌株的LPS受损。研究者们发现影响S运功主要与四型pili、胞外多糖和脂多糖三类基因有关,其中LPS核心多糖组分KDO对S运动的影响尚为空白。kdsC与KDO的激活相关,△MXAN1094敲除菌株的性状说明了LPS核心糖KDO与S运动的相关性.突变菌株性状分析和基因组织分析为研究DidR的功能提供了一定的线索,为进一步对DidR在发育通路中的位置进行定位,有必要了解DidR是作为应答调控蛋白还是磷酸化信号传递蛋白起作用。我们利用凝胶阻滞实验对DidR的DNA结合能力进行分析,首先异源表达了DidR蛋白,通过Bandshift实验对其DNA结合能力进行分析发现该蛋白可能具有DNA结合能力。为了进一步了解该蛋白结合的DNA片段,实验中采用了体外蛋白钓取DNA的方法和体内染色质免疫其沉淀的方法,但尚未得到可能结合的DNA片段。
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