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金黄色葡萄球菌可以在人类中引起一系列感染,很多基因的协调作用使病原菌在宿主细胞中存活。严谨反应是细菌调节的主要方式,通过在营养限制时合成ppGpp或pppGpp作为信号分子,可以调节很多生理学过程,包括rRNA降解、基因激活/抑制、翻译、酶激活和复制。在很多的致病菌中,毒力因子的表达,在宿主细胞的存活以及其与宿主的相互作用也与(p)ppGpp有关。 在多数的厚壁菌门菌种中,具有双功能的RSH(Rel/SpoT homologs),可以水解及合成(p)ppGpp,具有C端的调节结构域和N端的酶活结构域。在金黄色葡萄球菌中存在两种小的(p)ppGpp合成酶,RelQ及RelP。金黄色葡萄球菌中,氨基酸饥饿引起严谨反应时,RSH是主要的(p)ppGpp合成酶。RelP及RelQ负责正常生长条件下(p)ppGpp合成,在不同的环境压力下也具有重要的作用。RelP及RelQ可以根据机体需要调节酶的合成及修饰翻译产物,这种调节可以调节指数期增长,降低生长速率避免氧化损伤等。(p)ppGpp不同条件下不同的合成机制使细胞能够快速调节基因表达,提高生命力。 细胞能够合成多聚磷酸盐,细菌可以用来做为能量来源及信号分子。多聚磷酸盐是由多聚磷酸盐激酶PPK催化形成,ATP提供磷酸基团,并被外切/内切聚磷酸酶(PPX/PPN)降解。PPX能够从polyP长链中连续性的切割磷酸基团,直至全部形成无机焦磷酸。pppGpp可以抑制外切聚磷酸酶的活性,ppGpp的抑制作用较小。因此在营养限制中,细菌可以积累polyP。(p)ppGpp,polyP两者共同作用,抑制核糖体基因表达,释放核糖体蛋白。多聚磷酸盐能够与特定的核糖体蛋白结合,激活Lon蛋白酶体,并与其它核糖体蛋白降解因子共同作用,降解核糖体蛋白。通过直接抑制PPX活性,(p)ppGpp使细菌能够从核糖体中获得氨基酸。 (p)ppGpp与polyP协同作用使致病菌耐受营养限制,引起毒力因子的表达,对生物膜形成、致病菌侵染和细胞毒力等多方面都有影响。增加其侵染力和致病性,提高竞争能力,利于存活及环境适应性。对于其调节机制的研究可以使我们获得新的治疗方法。 实验所取RelQ蛋白来源于金黄色葡萄球菌,含有213个氨基酸。我们分别将其连接入pET-28a、pGEX-6P-1和pET-32a载体中,但蛋白表达纯化均未取得理想结果。在已尝试的三种载体和表达体系,蛋白性质均不稳定,无法获得纯度和性质符合结晶要求的目的蛋白。今后可尝试其它不同的蛋白截短体、质粒载体、表达系统和纯化体系,来获得符合结晶要求的RelQ目的蛋白。 实验所取PPX蛋白来源于CBS138光滑假丝酵母,含有380个氨基酸,属于DHH磷酸酯酶超家族(据保守天冬氨酸-组氨酸-组氨酸基序命名)。通过分子克隆将编码PPX蛋白的基因连接到载体pGEX-6P-1中,获得重组质粒,转化进表达菌株BL21(DE3)进行蛋白质的表达实验,纯化后获得了纯度较高,性质比较均一的PPX蛋白质。我们在Hampton的各种结晶条件下对PPX进行了蛋白晶体的筛选,在Crystal Screen48(0.1M Tris hydrochloride,pH8.5,2M AmmoniumPhosphate monobasic)条件下筛选到了蛋白晶体,但是X光衍射结果不理想。还需要对蛋白结晶条件进行进一步的优化,以获得质量较好的晶体来进行X射线衍射实验,进一步解析其蛋白结构。