西瓜食酸菌抗铜基因cueR的生物信息学分析及功能验证

摘要

[背景]CueR被证实在模式细菌大肠杆菌的Cue抗铜系统中参与转录调控,西瓜食酸菌(Acidovorax citrulli)中是否有类似的机制尚不清楚.[目的]鉴定西瓜食酸菌中的cueR基因、分析其编码蛋白的特点与功能,可以为进一步探究类Cue系统在西瓜食酸菌铜稳态中的作用机制奠定基础.[方法]以大肠杆菌等4个模式细菌中已经鉴定的CueR为参照,运用生物信息学手段对西瓜食酸菌的CueR (AcCueR)与大肠杆菌的EcCueR、铜绿假单胞菌的PaCueR、沙门氏菌的SeCueR、霍乱弧菌的VcCueR蛋白进行结构、性质、亚细胞定位、互作因子等特征分析;利用同源重组插入突变技术构建西瓜食酸菌FC440菌株cueR基因的突变体,并制备突变体基因功能互补菌株,比较分析各菌株抗铜性表型.[结果]西瓜食酸菌和铜绿假单胞菌的CueR序列相似性最高;5个细菌的CueR蛋白均属于HTH-MerR-SF超家族,三级结构主要由α-螺旋和无规则卷曲构成;5种蛋白结构相似;AcCueR可以与西瓜食酸菌中P型ATP酶(即CopA)、多铜氧化酶CueO产生互作,且copA启动子中存在一个与CueR结合的回文结构.在含Cu2+培养基上,突变菌株FC440(ΔcueR)生长能力明显减弱,基因功能互补菌株FC 440(Δcue R-cueR)的生长能力则完全恢复.[结论]西瓜食酸菌中的cueR基因与菌的抗铜性相关,其AcCueR蛋白与大肠杆菌等菌中的CueR具有相似的结构与功能,在西瓜食酸菌中可能存在类似于大肠杆菌的Cue抗铜系统.