問號鉤端螺旋體趨化信號轉導基因cheAs及cheX的研究

《問號鉤端螺旋體趨化信號轉導基因cheAs及cheX的研究》是依託上海交通大學，由董珂擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：問號鉤端螺旋體趨化信號轉導基因cheAs及cheX的研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：董珂
• 依託單位：上海交通大學

項目摘要

鉤端螺旋體在進化和分類上較特殊，所致鉤體病是我國法定報告傳染病中流行範圍廣泛且情況複雜的一種人畜共患病。趨化特性是鉤體致病機制的重要組成部分，課題組前期在完成鉤體賴株測序工作的基礎上，重點研究了鉤體的趨化基因cheWs、cheYs和cheBs，發現了它們在趨化信號轉導途徑中的功能及其特殊性，並結合對趨化基因cheA1、cheA2及cheX的生物信息學分析，提出鉤體胞內趨化基因信號轉導通路的如下假說：鉤體CheA1在鉤體趨化信號轉導通路磷酸基團轉移途徑中起到了磷酸激酶與磷酸酯酶的雙重功能，將磷酸集團轉移給CheYs後，與CheX同時對CheYs進行去磷酸化；CheA1和/或CheA2與CheBs及CheRs共同維持甲基化反饋通路。我們擬結合生物信息學與分子生物學技術對cheAs及cheX的功能、調控進行深入研究，驗證假說，初步完善鉤體胞內趨化信號轉導通路，為明確鉤體致病機制打下基礎。

結題摘要

鉤端螺旋體在進化和分類上較特殊，所致鉤體病是我國法定報告傳染病中流行範圍廣泛且情況複雜的一種人畜共患病，而趨化特性是鉤體致病機制的重要組成部分。本研究在課題組前期工作的基礎上提出鉤體胞內趨化基因信號轉導通路的假說，擬結合生物信息學與分子生物學技術對cheAs 及cheX 的功能、調控進行深入研究，驗證假說，初步完善鉤體胞內趨化信號轉導通路。 在研究中我們首先針對各個待研究基因進行了系統的生物信息學分析，發現問號鉤端螺旋體的CheA1蛋白可能具有雙重功能。cheA2 基因編碼的蛋白則中負責結合併將磷酸基團信號傳遞給下游反應調節蛋白的P2結構域被一段未知功能的胺基酸序列取代，該結構域的缺失可能會導致信號難以向下游傳遞。 同時我們還在問號鉤端螺旋體cheA1、cheA2、cheX基因在E.coli cheA 及cheX基因缺陷株中進行異源互補實驗，發現CheA1和CheA(E)可在一定程度恢復RP9535的趨化能力，而CheX可以互補E.coli cheZ 缺陷株的趨化能力。 通過CheAs的體外磷酸基團轉移實驗的結果我們發現，CheA1以及CheA1中只包含P1、P2、P3、P4、P5結構域的截短CheA1(1-700)蛋白具有自磷酸化能力，且可以將磷酸基團轉移給下游的反應調節蛋白，而其它反應調節蛋白則沒有接收上游傳遞的磷酸基團的能力。問號鉤端螺旋體中的另一個組氨酸蛋白激酶CheA2則和我們預期的結果不一致：最初，從結構域分析來看，我們認為P2結構域的確實可能會導致磷酸基團不能向反應調節蛋白傳遞，但是實驗結果表明該蛋白的自磷酸化能力已經喪失，說明在問號鉤端螺旋體趨化過程中，該蛋白的功能已經完全喪失。同時，CheA1還可以將磷酸化的CheY1快速去磷酸化。 以上的研究結果揭示了問號鉤體趨化信號轉導過程中起作用的基因，並且證實了CheA1具有激酶和磷酸酯酶的雙重功能。 通過本研究，對問號鉤端螺旋體趨化系統胞內信號傳導中的磷酸化系統有了深入了解，從而對鉤體的趨化信號轉導途徑有了進一步的認識，為研究鉤體真正的致病機打下良好的基礎。