微生物所米凱霞課題組在分枝桿菌蚯蚓血紅蛋白功能研究取得進展
結核病是由結核分枝桿菌引起的人類慢性傳染性疾病，是導致人類死亡最多的傳染病之一，并且全球約有1／3人口為結核分枝桿菌感染者。蚯蚓血紅蛋白（hemerythrin）廣泛存在于真核生物和原核生物中，功能主要包括氧的儲存，傳遞和運輸。在有研究表明霍亂弧菌中的含有蚯蚓血紅蛋白結構域的蛋白VcBhr-DGC 作為一個氧的sensor調控蛋白，調控在還原和厭氧條件下細菌生理環(huán)境的轉變，這也暗示了細菌中蚯蚓血紅蛋白可能有其他未知的調控功能。
恥垢分枝桿菌是研究結核分枝桿菌的模式菌株，其有三個蚯蚓血紅蛋白MSMEG_2415, MSMEG_3312 和MSMEG_6212。米凱霞組研究人員首次通過基因敲除，回補，基因過表達技術以及藥篩,啟動子調控實驗，發(fā)現了MSMEG_2415在轉錄水平調控選擇性sigma因子SigF的表達來抑制細菌對過氧化氫H2O2的敏感性。相關研究2015年1月發(fā)表在雜志Frontiers in microbiology（doi: 10.3389/fmicb.2014.00800）。
接著通過一系列蚯蚓血紅蛋白基因單敲，雙敲以及三敲菌株以及相應的基因過表達菌株，和Albert Einstein College of Medicine 的 John Chan合作, 通過藥篩和轉錄水平驗證發(fā)現，MSMEG_3312和 MSMEG_6212 通過在轉錄水平影響轉錄因子MtrA的表達來抑制細菌對大環(huán)內酯類抗生素紅霉素的敏感性，這兩個蚯蚓血紅蛋白不影響恥垢分枝桿菌對H2O2的敏感性。而MSMEG_2415只影響過氧化氫H2O2的敏感性，而與紅霉素敏感性無關（圖1）。通過系統(tǒng)發(fā)育進化樹分析表明,這三種蛋白質有不同的進化起源,可能解釋他們的不同的生理功能。這是首次研究和報道同一細菌體內多個蚯蚓血紅蛋白的功能，并從進化上提供了理論依據。米凱霞組工作人員李曉靜和碩士研究生李晶晶為共同第一作者，米凱霞為通訊作者，John Chan為共同作者。相關研究發(fā)表在雜志Scientific Reports (doi: 10.1038/srep16130 )。
以上研究得到中國科學院重點部署項目,國家自然科學基金以及973項目的資助。
文章鏈接: http://journal.frontiersin.org/article/10.3389/fmicb.2014.00800/abstract
文章鏈接: http://www.nature.com/articles/srep16130
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