镉离子调控蛋白质CadR的表达、纯化、结构和功能研究

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序列分析表明CadR基因是位于恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)06909基因组中可有效调控镉离子ATP转运酶CadA基因表达的一段序列。该基因编码的蛋白质由147个氨基酸残基组成,分子量为16648Da,并含有5个半胱氨酸。通过同源序列比对发现该蛋白和MerR家族金属调控蛋白质同源,且是至今唯一发现的一种特异性调控Cd(Ⅱ)的MerR家族金属调控蛋白本论文构建了密码子优化的包含CadR基因序列的CadR-pET30a重组质粒和高效表达CadR基因的BL21菌株。经过QFF快速阴离子交换层析、MonoQ精细阴离子层析和GF凝胶排阻色谱三步纯化得到高纯度的可用于蛋白质晶体生长实验的CadR蛋白质。并且该蛋白可特异性结合Cd2+,EDTA配体竞争实验表明在pH=7.4时Cd-CadR复合物的稳定常数高达1013数量级。同时,通过DNA足迹分析和EMSA实验,确定了CadR和启动子DNA的结合区域;以上实验说明构建纯化的重组蛋白质具有良好的N端和C端活性。通过结晶条件的不断优化得到分辨率为2.1A的TC21-CadR蛋白晶体,该晶体结构表明CadR具有MerR家族蛋白质的典型特征,N端DNA结合区域具有螺旋-扭转-螺旋结构,C端Cd2+结合区域由两个单体的3个半胱氨酸组成(C77, C112’, C119’)。突变体D74GD75G-CadR的ITC实验证明在结合位点中心区域位置的两个天冬氨酸(D74、D75)与Cd2+的结合没有明显关联。
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