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摘要耐辐射奇球菌（Deinococcusradiodurans）对于多种环境的胁迫，如干旱、电离辐射以及氧化压力等具有极强的耐受性，是目前研究生物环境适应性机制的模式生物之一。拟核相关蛋白广泛地分布于原核生物中，是一类分子量较小的DNA结合蛋白，参与了包括拟核形态建成、DNA压缩、DNA复制和修复等多种生理过程，然而其受蛋白质翻译后修饰的调控机制目前尚不清楚。本论文以耐辐射奇球菌DR_A0065基因及其编码的拟核相关蛋白DrHU为研究对象，研究磷酸化修饰调控其功能活性及其对环境胁迫的响应机制，主要研究结果如下：<br>　　（1）耐辐射奇球菌基因组编码了唯一的一个拟核相关蛋白DrHU（DR_A0065），其属于该超家族蛋白中的类组蛋白（Histone-likeprotein，HUprotein）家族成员。相较于其他的HU蛋白，除了相对保守的核心结构域（约90个氨基酸）之外，DrHU还具有N末端延伸序列（约32个氨基酸），其只在异常球菌属（Deinococcus）HU蛋白中保守存在。<br>　　（2）根据实验室前期的质谱鉴定结果，我们发现在DrHU核心结构域的第37号位点苏氨酸（T37）上存在磷酸化修饰，该修饰位点在HU蛋白中保守。由于DR_A0065是一个必须基因，我们通过“先回补，后敲除”的策略成功获得了ΔDrHU/pk-T37A（表达T37A蛋白，无法被磷酸化修饰）和ΔDrHU/pk-T37E（表达T37E蛋白，模拟持续磷酸化修饰）两个点突变回补-敲除菌株。相较于野生型和ΔDrHU/pk-T37A菌株，模拟持续磷酸化的ΔDrHU/pk-T37E突变株对于UV、γ电离辐射以及过氧化氢等环境胁迫更为敏感，且生长速率和平台期的生物量明显降低，表明持续磷酸化具有一定的细胞毒性。<br>　　（3）转录组测序结果进一步表明T37E蛋白的表达将导致细胞内934个基因转录水平发生上调以及847个基因转录水平发生下调，其中下调基因包含有众多参与DNA损伤修复的相关蛋白，如编码异常球菌属（Deinococcus）独有的Ddr系列蛋白以及DNA损伤修复转录因子PprA等，表明DrHU的磷酸化修饰可能通过与DNA损伤修复相关基因结合在转录水平上进行调控。此外透射电镜观察结果表明相较于野生型菌株，ΔDrHU/pk-T37E和ΔDrHU/pk-T37A均表现出拟核弥散，其中ΔDrHU/pk-T37E的拟核弥散的程度更大，这与我们观察到的过表达T37E（ΔDrHU/pk-T37E）造成的“毒性效应”一致。<br>　　（4）我们表达纯化获得了高质量的DrHU蛋白，并对点突变蛋白T37E以及T37A进行了体外DNA结合解离常数的测定：结果表明模拟持续磷酸化的T37E蛋白较野生型蛋白对于不同长度的DNA双链具有更强的结合能力，而T37A蛋白则几乎无法与双链DNA形成稳定的蛋白质-核酸复合体。有意思的是DNA体外保护实验结果表明较低浓度的T37E蛋白无法有效保护DNA双链抵御氧化损伤的切割，表明在氧化应激下DrHU蛋白需要较高水平的磷酸化才能起到保护作用，这也与我们观察到的ΔDrHU/pk-T37E回补-敲除株所具有的更高的自发突变率和转化效率一致。<br>　　综上所述，本研究鉴定发现DrHU蛋白在保守的T37位点具有唯一的磷酸化修饰位点，其可能通过增强DrHU蛋白对于较短DNA双链的结合能力在基因组受到损伤以后维持其局部的稳定性，进而帮助耐辐射奇球菌适应高辐射等极端环境。然而，DrHU磷酸化水平的失衡（如本研究中模拟持续磷酸化的蛋白）将对细胞造成毒性，抑制DNA损伤修复基因的转录表达，进而造成细胞对于DNA损伤剂的敏感，表明在胁迫环境下DrHU蛋白的磷酸化修饰是个动态变化的过程，必须受到严格的调控。