苏云金芽胞杆菌sip1Ab1基因的表达及转录调控机制研究

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苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)是一种应用广泛的微生物杀虫剂,Bt的主要特点是在生长的稳定期形成芽胞和伴胞晶体。伴胞晶体主要由杀虫蛋白Cry(Crystal protein)和Cyt(Cytolitic protein)组成。杀虫蛋白还包括营养期杀虫蛋白Vip(Vegetative insecticidal protein)和分泌型杀虫蛋白Sip(Secreted insecticidal protein)。目前发现两个编码Sip蛋白的基因sip1Aa1和sip1Ab1。Sip蛋白对鞘翅目害虫具有特异的杀虫活性,但是sip基因转录机制仍不清楚。本研究对sip1Ab1基因的转录调控机制进行了研究。1.通过基因组测序和晶体蛋白的质谱分析确定了QZL38菌株中杀虫蛋白基因包括cry8类基因和sip1Ab1基因。透析浓缩LB培养的QZL38菌株的上清液后进行SDS-PAGE分析,结果表明过渡期时Sip1Ab1蛋白的分泌量达到峰值。将sip1Ab1和其启动子构建在p HT304表达载体上并转入Bt HD73野生株,发现Sip1Ab1蛋白也在过渡期分泌表达,并且与QZL38菌株中的表达量没有差别。2.5′-RACE实验确定了sip1Ab1的转录起始位点是位于起始密码子(ATG)上游35个碱基“G”处,确定了启动子的-10区(TTATAA)和-35区(TAATAT)。生物信息学分析发现启动子区存在2个AbrB可能的识别位点,推测sip1Ab1可能受转录因子AbrB的调控。通过高温突变同源重组的技术,成功筛选得到HD73菌株abr B基因突变菌株HDΔabr B。将sip1Ab1基因的全长启动子Psip1Ab1-L(-531-+36)和截短启动子Psip1Ab1-S(-201-+36)构建在融合了lac Z基因的p HT304-18Z载体上,并分别转入HD73和HDΔabr B突变株中。b-半乳糖苷酶测定发现Psip1Ab1-L和Psip1Ab1-S在HD73Δabr B突变体中完全丧失了转录活性,说明AbrB正调控sip1Ab1的转录;同时发现在HD73菌株中Psip1Ab1-S的转录活性是Psip1Ab1-L的三分之二左右,说明被截掉的序列对sip1Ab1的转录也具有重要的作用。3.为了准确验证AbrB直接调控sip1Ab1启动子,首先用镍柱亲和层析的方法纯化了AbrB蛋白,并将sip1Ab1启动子分为Psip1Ab1-F(-531至-202)和Psip1Ab1-S(-201至+36)两段。用带有FAM标记的引物扩增这两段序列。凝胶阻滞实验(EMSA)的结果证明AbrB蛋白与两段序列直接结合,证明AbrB直接调控sip1Ab1转录。4.将sip1Ab1启动子转入HDΔspo0A、HDΔcod Y及HDΔsig H等突变株中,发现芽胞起始转录因子Spo0A和Sig H对sip1Ab1的转录均不具有调控作用,但sip1Ab1启动子在HDΔcod Y突变株中的转录活性远远低于在野生株中的转录活性,说明转录因子Cod Y对sip1Ab1基因的转录具有正调控作用。
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