Shewanella oneidensis鞭毛系統(tǒng)的二級調(diào)控及鞭毛突變株影響菌落形態(tài)的分子機(jī)制.pdf

1、鞭毛是細(xì)菌重要的運動器官，探索它的組裝和調(diào)控對理解細(xì)胞適應(yīng)環(huán)境的分子機(jī)制有著深刻的意義。它是由多個結(jié)構(gòu)亞基組成的高度保守的復(fù)合體，表達(dá)裝配受到嚴(yán)格的調(diào)控。即使如此，現(xiàn)在在極性鞭毛系統(tǒng)的多拷貝組分（如鞭毛絲和定子）中發(fā)現(xiàn)各種變異。因此這些特征相對于鞭毛的保守性來說是次要的。但是我們在研究過程中發(fā)現(xiàn)鞭毛調(diào)控模式的差異甚至也存在于經(jīng)典的核心區(qū)域。Shewanella oneidensis中FlrBC對鞭毛合成和鞭毛絲蛋白表達(dá)的調(diào)控
　　

2、雖然二元調(diào)控系統(tǒng)FlrBC在極性鞭毛細(xì)菌如Vibrio cholerae中通過調(diào)控Ⅲ級基因的表達(dá)直接控制鞭毛的合成和運動性，但是在S.oneidensis中同源的FlrBC對運動性卻是非必需的。研究表明雖然這個系統(tǒng)仍然受到σ54和一級調(diào)控蛋白FlrA的調(diào)控，但是flrB和flrC的同時缺失會導(dǎo)致運動性增大，并且對下游基因的表達(dá)影響并不局限在傳統(tǒng)調(diào)控等級的三級基因中。我們從△flrBC運動性表型和鞭毛絲蛋白表達(dá)量變化之間的聯(lián)系推測出兩種鞭

3、毛絲蛋白FlaA和FlaB的在整個鞭毛組成中的配比最終決定了菌體的運動性大小，這也得到了一系列實驗證實。另外，進(jìn)一步研究表明FlrBC缺失引起的超級運動性表型是由FlaB的高表達(dá)引起的。
　　FlrC對S.oneidensis鞭毛數(shù)量和定位及其它方面的影響
　　FlrC的過量表達(dá)導(dǎo)致細(xì)胞生出側(cè)生多鞭毛，這種表型與flhG的表達(dá)量減少無關(guān)，F(xiàn)lhG是在多種菌中控制鞭毛定位的一個蛋白。與以前報道的FlrC同源物的調(diào)控機(jī)制不同，它

4、有可能是在非磷酸化狀態(tài)下直接結(jié)合到啟動子區(qū)激活鞭毛絲基因flaA的轉(zhuǎn)錄。通過轉(zhuǎn)座子突變篩選技術(shù)，我們發(fā)現(xiàn)另外一種雜合激酶SO4002的缺失對△flrBC的超級運動性具有累加效應(yīng)，這表明它有可能也有磷酸化FlrC的潛力。此外，在實驗過程中還發(fā)現(xiàn)flrBC的缺失對接合效率有一定影響。胞外蛋白在S.oneidensis無鞭毛突變體菌落形態(tài)轉(zhuǎn)變中的作用
　　在此，我們發(fā)現(xiàn)一種以前未報道過的菌落褶皺形態(tài)形成的機(jī)制。在瓊脂平板上細(xì)菌可以形成平

5、滑或者褶皺兩種形態(tài)。一般情況下，平滑到褶皺形態(tài)的轉(zhuǎn)變是由胞外多糖(EPS)的過表達(dá)引起。我們的研究發(fā)現(xiàn)，S.oneidensis無鞭毛突變株呈現(xiàn)褶皺型，但是當(dāng)無運動性的鞭毛絲存在時突變體仍然表現(xiàn)為平滑型。在這兩種狀態(tài)中，EPS的含量基本相同，但是褶皺型突變體的胞外蛋白含量明顯減少。利用轉(zhuǎn)座子突變篩選出可將fliD（編碼帽子蛋白）突變體褶皺表型轉(zhuǎn)變?yōu)槠交偷牟迦胪蛔?，這些突變體的胞外蛋白含量恢復(fù)到野生型和平滑菌落突變體的水平。進(jìn)一步研究發(fā)