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Rex(Redox regulator,Rex)是第一个直接响应胞内NADH/NAD+平衡的转录调节因子,广泛存在于革兰氏阳性菌中,最先在天蓝色链霉菌中发现。Rex调节系统作为新近发现的一种胞内氧化还原状态调节机制,对其研究并不是很多。为此,本文对土霉素生产菌--龟裂链霉菌(S.rimosus)M4018中的Rex进行基因克隆、表达和生物学活性研究。
从S.rimosus M4018基因组中克隆到rex基因,测序后经过NCBI的BLAST比对发现是Rex蛋白家族中新的一员,命名为Sr-Rex。与链霉菌属的其他已报导菌中的rex基因有较高的同源性,如Streptomyces coelicolor A3(2),84%,Streptomyces avermitilisMA-4680,84%,Streptomyces griseus,80%,Streptomyces lividans TK24,71%,获得GenBnak登录号:GQ849479。序列分析表明rex基因编码281个氨基酸的多肽,推测其分子量大约为29.2kDa,等电点为5.17。利用TaRaKa Genome Walking Kit克隆得到与Rex相互结合作用的部分操纵子DNA(Rex operator,ROP)序列,该ROP核苷酸序列比对发现其与S.coelicolor中ROP完全一致。
为了体外得到Sr-Rex蛋白,构建重组表达菌E.coli BL21(DE3)/pET28a-rex(his-Tag),并通过对培养基、最适诱导时间、IPTG最佳浓度、最适诱导温度等表达条件的一系列优化,确定Sr-Rex蛋白的最佳表达条件:菌浓OD600达到约0.5时,添加诱导剂IPTG浓度0.5mmol/L,在37℃和220rpm振荡培养5h。通过镍柱亲和层析和阴离子交换层析,得到纯度达99%的Sr-Rex蛋白,测得浓度为2.35mg/mL。
进一步,通过合成不同长度的ROP寡核苷酸与Sr-Rex进行生物活性结合试验,EMSA结果证实ROP必须是一段完整的反向重复序列,缺失任何一臂都会使其失去结合活性,并确定与Sr-Rex结合活性最核心的ROP序列为:CATCTTGTGCACGCGTTCACAAAGACA。同时,通过一系列EMSA试验表明Sr-Rex蛋白能特异性结合ROP序列,但两者的结合受NADH的浓度影响,NADH浓度越高两者的结合越差,但NAD+则几乎不影响两者的结合。