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苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis)为革兰氏阳性细菌,在土壤中广泛存在。与其它芽胞杆菌不同的是其在生长过程中会伴随芽胞的形成而产生具有特异毒性的杀虫晶体蛋白,目前已发现对有害生物具有毒杀作用的苏云金芽胞杆菌就有上千种。
根据不同生长时期苏云金芽胞杆菌YBT-1520比较蛋白质组研究,在苏云金芽胞杆菌稳定期后期有一种丝氨酸蛋白激酶(PrkA)大量表达,并且表现出明显的磷酸化图谱,而苏云金芽胞杆菌的芽胞和伴胞晶体也是在稳定期中后期才形成的,因此推断PrkA蛋白与苏云金芽胞杆菌芽胞和伴胞晶体合成有密切关系。PrkA蛋白最早在枯草芽胞杆菌中分离得到,只检测到丝氨酸蛋白磷酸化活性,其生物学功能尚未明了,因此通过对PrkA蛋白进行功能验证,期望揭示PrkA在苏云金芽胞杆菌的代谢活动中所参与的调控作用,同时揭示PrkA对苏云金芽胞杆菌芽胞的形成及杀虫晶体蛋白表达之间的关系,以求对伴胞晶体的形成机制有更加深入的了解。
1.本课题是对PrkA蛋白进行功能验证,首先通过PrkA过表达实验对过表达菌株和野生株进行生理特性比较,发现PrkA过表达菌株较野生株其菌液不易出现沉降现象,且其芽胞和伴胞晶体的形成时间提前。
2.PrkA的motif搜索结果发现其含有Sigma-54 interaction domain,因而需要对PrkA与Sigma54进行互作验证,验证通过GST pull-down技术和细菌双杂交技术完成,经验证PrkA与Sigma54之间无相互作用。
3.为了寻找与PrkA互作的蛋白,首先将prkA目的基因插入表达载体pGEX构建原核表达载体质粒,再转化大肠杆菌表达菌株BL21表达纯化GST-PrkA融合蛋白;然后通过GST pull-down技术和双向电泳实验寻找可能与PrkA存在相互作用的蛋白,对特异蛋白条带进行质谱鉴定;最后,对质谱鉴定得到的九种蛋白进行功能分析,猜测菌液沉降实验与PrkA对GGDEF family protein的调节有关,而芽胞和伴胞晶体的提前形成与PrkA对GGDEF family protein和transcriptional regulator TetR的调节有关。