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摘要细胞内绝大多数蛋白必须形成特定的三维结构以发挥其功能。当细胞处于环境胁迫，如高温、极端pH、重金属离子等条件下，蛋白易发生变性导致内部疏水残基暴露，失去原有的三维结构，形成不稳定的构象。这些变性蛋白易发生无序结合从而形成无活性的大分子凝聚体，蛋白凝聚的过程可导致多种细胞毒性。<br>　　分子伴侣是一类抑制变性蛋白凝聚，或促进其他蛋白形成天然功能构象的保护性蛋白。分子伴侣广泛存在于各类生物体中，在环境胁迫耐受中发挥着至关重要的作用。通过一系列的筛选、预测和实验验证，本文发现大肠杆菌中的NusA蛋白和GreA蛋白除本身的转录因子功能外，还可发挥分子伴侣功能。<br>　　根据以往的报道，NusA蛋白在正常状态下是单体结构。本论文的实验证明，在体外状态下，大肠杆菌NusA蛋白随着温度的升高可发生聚合，形成规则、稳定的大分子聚合体。由于结构的变化往往伴随功能的变化，这一现象说明NusA蛋白很可能在高温条件下有其他的功能。通过经典的分子伴侣验证实验，本文证明NusA蛋白在高温聚合后具有分子伴侣活性，主要表现为抑制变性蛋白的凝聚以及结合变性蛋白形成大分子复合体。通过进一步的体内实验，本文证实NusA过量表达菌株对高温胁迫条件具有更高的耐受性。说明体内状态下NusA蛋白也可发挥分子伴侣功能。<br>　　据文献报道，大肠杆菌和其他γ-变形菌门来源的NusA蛋白C-末端存在一个延伸出的酸性重叠区域，这一区域与已知能聚合的SAM结构域具有较高的结构相似性。据此推测NusA蛋白的聚合主要是由C-末端延伸区域所介导的。本文通过基因区域删除实验发现，当C-末端延伸区被完全删除时，高温处理后的NusA不再形成聚合体，而是变得不稳定并易于凝聚。因此我们认为，E.coliNusA蛋白C-末端延伸区域在其高温诱导的聚合中起关键作用。<br>　　为了验证NusA蛋白功能的普遍性，本文还检测了来自不同菌类的NusA蛋白，包括革兰氏阴性菌Pseudomonas aeruginosa和Pseudomonas putida，革兰氏阳性菌Lactobacillus delbrueckii subsp.bulgaricus，Bacillus coagulans和Rhodococcus erythropolis。实验结果表明，尽管来自不同菌类的NusA蛋白在长度和氨基酸序列上都存在一定差异性，含有C-末端延伸区域的NusA蛋白均可在高温下聚合并获得分子伴侣活性。而不具备此区域的Rhodococcus erythropolis NusA蛋白以及L.bulgaricus NusA(1-343)则无此功能。这说明NusA蛋白的聚合和分子伴侣功能是普遍存在于大部分细菌中的。对不同来源NusA蛋白C-末端延伸序列进行的二级结构分析发现，不同来源的NusA蛋白C-末端延伸区域尽管长度和序列有差异，它们都是富含α-螺旋的。这一特性也说明，来自不同菌的NusA蛋白很可能是通过相同机制聚合的，C-末端富含α-螺旋的延伸区域可能在NusA的聚合中发挥重要功能。这也从另一方面证实了NusA蛋白聚合现象的重要性。<br>　　本论文还发现了大肠杆菌中的另一个转录因子GreA的分子伴侣功能。体外实验证实，GreA蛋白可显著抑制多种蛋白在高温条件下的变性凝聚，并有效促进变性底物的重新折叠。这些结果表明，在体外条件下，GreA蛋白具有典型的分子伴侣功能。而与多数分子伴侣不同，GreA蛋白不能特异性地结合变性底物并与其形成复合体。<br>　　与其他多数分子伴侣一样，GreA蛋白过量表达时也可显著提高宿主菌对环境胁迫的耐受性，包括氧化耐受和热耐受。实验表明宿主菌热耐受的提高也是由于GreA缓解了细胞内蛋白凝聚而引起的。为了进一步确证GreA蛋白的体内分子伴侣功能，本文还使用greA/greB基因双突变的N6306菌株进行了研究。已有文献报道greA/greB基因双突变会导致细菌对高温的敏感。实验表明，greA/greB基因双突变导致的热敏感主要是由于体内蛋白凝聚程度加剧引起的。向双突变菌株中回补入greA基因可抑制其体内总蛋白的凝聚，从而抑制其温度敏感的性状。这些结果都表明GreA蛋白在细菌体内也能发挥重要的分子伴侣功能。