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从古菌中已经分离得到了多种不同的染色体DNA结合蛋白,提示古菌可能采用不同的染色体包装机制。在古菌的两大主要类群中,广古菌具有类组蛋白,而泉古菌似乎没有在界水平上保守的染色体DNA结合蛋白。在本研究中,在硫化叶菌中发现了一种含量丰富的碱性DNA结合蛋白,命名为Cren7。该蛋白中,20%的氨基酸残基是赖氨酸,多个赖氨酸位点具有不同程度的甲基化修饰。在体外,Cren7对双链DNA的亲和力高于其对单链DNA的亲和力,能够增加双链DNA的热稳定性,并具有很强的固定DNA负超螺旋的能力。在细胞内,Cren7与基因组DNA结合。结构分析显示,Cren7为SH3型折叠,与硫化叶菌Sul7d蛋白家族的结构相似。cren7的同源基因在泉古菌中广泛分布。Cren7是泉古菌中迄今发现的、最保守的染色体DNA结合蛋白。
Sac10b蛋白家族在古菌中广泛分布、高度保守。本研究对芝田硫化叶菌Ssh10b蛋白进行了研究,发现细胞内约20%的Ssh10b位于核糖体。通过在不同盐浓度条件下分离核糖体,发现Ssh10b和mRNA在类似的盐浓度下从核糖体上解离。这些结果显示,Ssh10b可能通过与mRNA结合而与核糖体间接发生相互作用。Ssh10b能够增加RNA的热稳定性,延长RNA的半衰期。竞争性凝胶阻滞实验结果表明,Ssh10b倾向于结合有结构的RNA。通过足迹实验分析发现,结合Ssh10b后,RNA二级结构的稳定性下降。根据这些结果推测,在嗜热古菌中,Sac10b家族蛋白可能与mRNA结合,增强其热稳定性,并作为RNA分子伴侣参加mRNA的代谢活动。在与芝田硫化叶菌亲缘关系很近的冰岛硫化叶菌中进行的突变分析显示,Sac10b同源蛋白Sis10b乙酰化位点(K16)和顺反异构化位点(P62)的丙氨酸置换突变均不影响生长,但未能得到存活缺失突变株,提示硫化叶菌Sac10b可能是必需基因。
对产甲烷古菌Sac10b同源蛋白的生化性质和生理功能进行了比较研究,发现来自不同最适生长温度的产甲烷古菌的Sac10b同源蛋白的胞内水平、热稳定性和核酸结合力都与来源菌的最适生长温度呈正相关。来自嗜温广古菌-海沼产甲烷球菌的Sac10b同源蛋白Mma10b的胞内水平很低,仅占细胞总蛋白量的~0.01%。突变分析显示,mma10b基因为非必需基因,但其缺失使突变株在基本培养基中生长减缓。蛋白组学分析显示,与野生株相比,mma10b基因缺失突变菌株仅有少数蛋白的合成水平发生一定程度的改变。实时定量PCR的结果显示,编码这些蛋白的基因在转录水平发生了相应的变化。凝胶阻滞实验结果显示,Mma10b与含一个特异序列的DNA片段的结合亲和力高于其与非特异DNA序列的亲和力,推测Mnla10b可能参与调控特定基因的表达。上述发现提示,Sac10b同源蛋白在嗜温古菌和嗜热古菌中的生理功能可能不同。