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为了探寻细菌应激反应系统作为药物增强剂作用的靶目标,我们研究了大肠杆菌YihE蛋白激酶在Cpx双组分信号系统介导的细菌应激反应中的作用。利用P1噬菌体转导的方法我们构建了一系列yihE和Cpx的同源突变株,并测定了突变株对于喹诺酮和其它一些环境压力(丝裂霉素C、紫外线、H202和热激)的敏感性。相对于野生型来说,突变株更敏感,表明YihE和Cpx蛋白在逆境中对细胞起到保护作用。
为了研究Cpx系统是否通过YihE蛋白对细菌起到保护作用,我们将带有yihE基因的质粒转入yihE和Cpx基因突变株内并检测了菌株在过量表达YihE蛋白时对于各种环境压力的敏感性。结果显示,过量表达YihE能够完全互补cpx突变株对于萘啶酸的超敏感性,表明Cpx系统是通过YihE蛋白来实现保护细胞免受喹诺酮的致死作用。YihE同样能够互补cpx突变株对于UV和H202的超敏感性,同时能够部分互补cpx突变株对熟激的超敏感性,说明YihE也参与了Cpx介导的细菌对这些环境压力的应激反应。然而,YihE却不能互补cpx突变株对丝裂霉素C的超敏感性。因此,YihE和Cpx系统通过不同的途径对丝裂霉素C作出反应。
硫脲和2,2-联吡啶的抑制实验表明喹诺酮的两条杀菌途径都需要羟自由基的作用。
同时,我们用毛细管粘度测定方法检测了药物作用下细菌染色体DNA的断裂程度,以探讨不可逆的细菌染色体断裂和细菌存活率之间的相关性。结果显示,YihE、CpxR和CpxA在没有药物处理情况下能够防止染色体断裂。在药物处理时细菌染色体断裂和细菌存活率之间有一定的、但不是完全的相关性,表明除了染色体断裂外,细菌的死亡也与其它的细胞途径有关。
此外,我们用实时PCR测定了yihE基因在不同条件下、不同的cpx突变株内的表达情况。结果显示在没有药物存在下,CpxR和CpxA蛋白在对数期和稳定期内对yihE基因的表达都起正调控作用,而CpxP蛋白在对数期对yihE基因的表达起到负调控的作用,在稳定期则对yihE的表达起正调控作用。但是在药物存在情况下,CpxR在对数期对yihE基因的表达起正调控作用,而CpxP在对的表达起到负调控的作用,在稳定期则对yihE的表达起正调控作用。但是在药物存在情况下,CpxR在对数期对yihE基因的表达起正调控作用,而CpxP在对数期和稳定期对yihE基因的表达都起负调控作用。实时PCR检测同时表明除了Cpx系统外,其它细胞因子也参与了yihE基因表达的调控。我们还采用LacZ基因融合方法检测了YihE蛋白的表达,结果与实时PCR检测大致相符。
以上工作表明yihE基因参与了Cpx介导的细菌应激反应,其为我们进一步探寻药物增强剂作用的靶目标奠定了基础。