【摘 要】
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嗜盐四联球菌是中度嗜盐乳酸菌,因具有良好的盐耐受能力和发酵特性,被广泛应用于传统发酵食品。在工业应用发酵过程中,嗜盐四联球菌长期处于复杂的环境,如高盐浓度,低p H,营养缺乏,高温,氧化应激等,这会影响微生物的生理代谢和存活。毒素-抗毒素系统广泛分布于细菌基因组中,可以通过调控基因表达来调节细胞生理行为,对细胞应对胁迫条件发挥重要作用。与其他细菌相似,嗜盐四联球菌基因组中也含有多对毒素-抗毒素系统
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嗜盐四联球菌是中度嗜盐乳酸菌,因具有良好的盐耐受能力和发酵特性,被广泛应用于传统发酵食品。在工业应用发酵过程中,嗜盐四联球菌长期处于复杂的环境,如高盐浓度,低p H,营养缺乏,高温,氧化应激等,这会影响微生物的生理代谢和存活。毒素-抗毒素系统广泛分布于细菌基因组中,可以通过调控基因表达来调节细胞生理行为,对细胞应对胁迫条件发挥重要作用。与其他细菌相似,嗜盐四联球菌基因组中也含有多对毒素-抗毒素系统,但其特性与生理功能从未被研究鉴定。本研究通过生物信息分析嗜盐四联球菌CICC10469中含有16对假定毒素-抗毒素系统,并对TEH＿RS02450-TEH＿RS02455和TEH＿RS06855-TEH＿RS06860进行深入研究,以期探究该菌株II型毒素-抗毒素系统的特性及其对生理生化等过程的影响。其中,TEH＿RS02450与TEH＿RS02455共转录,命名为din J1-yaf Q1tha。毒素Yaf Q1tha过量表达后发挥毒性作用使细胞生长受到抑制,当抗毒素Din J1tha与其共表达时,这两个蛋白能在胞内发生相互作用并中和Yaf Q1tha毒性使细胞恢复正常生长。gfp报告基因系统和凝胶迁移实验证明,抗毒素Din J1tha与Din J1-Yaf Q1tha复合物能够直接结合在自身启动子上抑制din J1-yaf Q1tha转录表达,且Yaf Q1tha与Din J1tha结合形成复合体后能增强转录抑制效果。综合以上分析结果,嗜盐四联球菌Din J1-Yaf Q1tha被证实是一对符合典型特征且具有活性的II型TA系统。毒素蛋白Yaf Q1tha具有核糖核酸酶活性,能够切割从嗜盐四联球菌中提取的RNA,而与抗毒素Din J1tha结合后酶活性被抑制,预示着嗜盐四联球菌在响应压力过程,一旦Yaf Q1tha被激活后可以发挥RNase活性,从而调控基因的表达谱。din J1-yaf Q1tha的存在明显提高质粒稳定性并且参与细胞应激反应,将嗜盐四联球菌置于发酵过程常见的压力环境中,din J1-yaf Q1tha操纵子的表达水平出现不同程度上的变化,特别是盐胁迫和酸胁迫处理后分别上调约10倍和5倍,表明该系统对嗜盐四联球菌响应环境压力具有一定作用。TEH＿RS06855-TEH＿RS06860预测编码第二对DinJ-YafQ系统,进一步基因结构分析后发现毒素已缺失,只存在抗毒素Din J2tha。本研究发现抗毒素Din J2tha也能与非配对的毒素蛋白Yaf Q1tha产生相互作用及中和毒素Yaf Q1tha的毒性,并且能够特异性结合在din J1-yaf Q1tha启动子上发挥转录调控作用;本文首次证实DinJ-YafQ家族中的不同成员间能发生相互作用与交叉调控作用。而抗毒素蛋白Din J2tha与Din J1tha序列相似性很低、亲缘性疏远,可能来源于不同的祖先并通过水平基因转移迁入嗜盐四联球菌基因组中。总而言之,对DinJ-YafQ系统的鉴定与功能分析有助于研究毒素-抗毒素系统在嗜盐四联球菌中的特性与关键作用,为进一步研究奠定基础。
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