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摘要二组分信号传导系统CpxRA在革兰氏阴性菌中广泛存在，它可以感应外界环境信号，并通过调节特定基因的表达来帮助细胞适应复杂的生长环境。CpxRA系统由传感器组氨酸激酶CpxA和反应调节蛋白CpxR组成，可以被化学毒素、抗生素、抗菌肽、金属离子、碱等不同的信号分子激活，并且参与细胞内多种生理过程的调控。但目前对CpxRA系统在不同环境压力下的响应机制知之甚少。<br>　　本课题组前期的研究发现CpxRA二组分系统可以响应弱酸性环境。在此基础上，本研究阐明了一种对数期大肠杆菌酸耐受性系统(acidtoleranceresponsesystem，ATR)，可以保证细菌在弱酸性环境下的正常生长。研究发现CpxA可以通过组氨酸残基的质子化直接感应酸性环境并发生自磷酸化，随后将磷酸基团转移至CpxR，磷酸化后的CpxR(CpxR-P)激活不饱和脂肪酸合成基因fabA和fabB的表达，最终提高细胞膜磷脂中不饱和脂肪酸的比例和菌株的酸耐受能力。除大肠杆菌外，这种酸耐受性系统还在伤寒沙门氏菌(SalmonellaTyphimurium)、福氏志贺氏菌（Shigellaflexneri）、肺炎克雷伯菌（Klebsiellapneumoniae）、绿脓假单胞菌（Pseudomonasaeruginosa）等多种致病菌中广泛存在。已知的大肠杆菌酸抗性系统仅能维持细菌在酸性环境下存活，而CpxRA依赖的ATR系统能够赋予细菌在弱酸性环境下的快速生长能力，具有更重要的生理意义和应用潜力。微生物酸耐受机制的研究具有很大的潜在价值，主要有两方面的原因。一方面，动物肠道内大部分都是弱酸性环境，肠道致病菌在弱酸性环境下的生长能力与其致病性息息相关。因此，CpxRA依赖的ATR系统可能作为开发新型抗菌药物的靶标。另一方面，有机酸是一类重要的微生物发酵产品，然而高浓度有机酸的积累会造成发酵液的酸化，严重抑制工程菌株的生长和有机酸的生产。CpxRA依赖的ATR系统可保证细菌在弱酸性环境中快速生长，有助于简化有机酸发酵工艺，提升有机酸生物合成过程的经济合理性。<br>　　以上研究进一步表明了CpxRA在微生物对抗环境胁迫过程中发挥的巨大作用，但目前对CpxRA介导的胁迫响应网络的认识还不够全面。因此，本研究首先基于PSSM(position-specificscorematrix)方法，根据已知的CpxR识别位点构建评价函数，对大肠杆菌BW25113菌株的基因组序列中潜在的CpxR识别位点进行筛选，获得95个可能受CpxR调控的备选基因。接下来，分别探究了cpxA24突变和NlpE过表达两种Cpx通路激活条件下这95个备选基因的转录水平。结果表明，在cpxA24突变的条件下，共有38个基因的转录水平发生明显变化;在NlpE过表达的条件下，共有58个基因的转录水平发生明显变化;而且，有29个基因同时对两种条件敏感。这些CpxR调控基因参与了复杂的生理过程，包括抗菌物质转运、生物膜形成、群体感应系统、脂肪酸合成、胁迫响应系统、电子转移、氨基酸代谢、中心代谢、金属离子和H+的转运等，表明了CpxRA系统的激活可能连接了多个细胞功能。随后，通过体外EMSA分析证实了CpxR蛋白与部分基因启动子区域的直接相互作用。以上结果显示CpxRA系统参与了多种生理过程的调节，有助于构建CpxRA系统的调控网络并解释其在多种胁迫响应机制中发挥的作用。<br>　　综上所述，本研究阐明了一种新的基于二组分系统CpxRA的ATR机制，该机制在多种革兰氏阴性菌中高度保守，具有重要生理意义和潜在应用价值。同时，本研究还在大肠杆菌中鉴定了大量受CpxRA系统调控的基因，表明了CpxRA系统对多种生理过程的调控作用，极大地丰富了人们对CpxRA系统介导的细菌胁迫响应网络的认识。