嚴緊反應下乙醯化修飾對大腸埃希菌DnaA降解調控的研究

《嚴緊反應下乙醯化修飾對大腸埃希菌DnaA降解調控的研究》是依託上海交通大學，由張秋芬擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：嚴緊反應下乙醯化修飾對大腸埃希菌DnaA降解調控的研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：張秋芬
• 依託單位：上海交通大學

項目摘要

細菌在面對碳源、氮源飢餓等的壓力時，會發生嚴緊反應，導致DNA複製停止，但其調控機制還不完全清楚。我們利用蛋白質組學技術發現細菌中存在廣泛的蛋白質乙醯化修飾現象， 其中控制著DNA複製起始的DnaA存在乙醯化修飾，且在碳源飢餓的壓力下，胞質DnaA不僅乙醯化水平升高，而且含量顯著降低，存在降解現象。我們提出假說：在碳源、氮源飢餓等壓力狀況下，大腸埃希菌通過調節DnaA的乙醯化修飾來降低DnaA的穩定性，迅速降低胞質DnaA濃度，從而阻止DNA的複製起始，抑制細菌分裂。因此本課題擬採用體內和體外研究策略與方法，探索DnaA乙醯化修飾與其穩定性的關係，研究DNA複製起始調控的機制，深入理解嚴緊反應過程中DNA的調控，為揭示細菌應對外界壓力的自我保護機制提供新的視角。

結題摘要

DNA的複製起始是遺傳信息傳遞和表達的基礎，對細菌的生長至關重要。複製起始是細胞周期的中心事件，為了保證複製過程適時有效的進行，細菌體內進化出了多種調控機制。對細菌乙醯化譜的研究結果表明，很多參與複製過程的蛋白都具有乙醯化修飾，但該修飾對複製起始過程的影響卻所知甚少。我們前期的研究發現細菌體內的複製起始蛋白DnaA存在乙醯化修飾，且在碳源飢餓的壓力下，胞質DnaA不僅乙醯化水平升高，而且含量顯著降低，存在降解現象。因此本課題以DnaA的乙醯化修飾為切入點，旨在揭示乙醯化修飾與複製起始功能之間的關係。在本研究中，結合我們DnaA乙醯化修飾的質譜結果，經質粒互補試驗篩選，我們發現DnaA第243位賴氨酸K243是一個關鍵的乙醯化修飾位點。體內和體外研究表明，K243的乙醯化水平受到乙醯磷酸AcP和CobB的共同調控，並且與胞內AcP濃度正相關。當該位點發生乙醯化修飾時，DnaA蛋白雖然保留與ATP/ADP、dnaA promoter以及DARS DnaA-reactivating sequence, DnaA激活序列的結合能力，但與複製起始位點oriC的結合下降；DNase I足跡實驗進一步揭示，該位點發生乙醯化修飾後，DnaA 蛋白不能識別oriC上的一些低親和力DnaA boxes從而與 oriC 形成一個不完整的起始複合物而無法發揮解鏈、起始複製的功能。該研究深入探索了DnaA的乙醯化修飾對DnaA功能的調控作用，揭示了細菌體內新的複製起始調控機制。為研究細菌DNA複製起始的調控作用及蛋白乙醯化修飾的功能提供了新的視角。