枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)在营养匮乏或者处于极端环境时，能够诱导产生内生孢子（芽孢）。作为一种典型的模式微生物，其芽孢形成过程由于相对简单，而成为研究原核生物、真核生物细胞分化、细胞不对称分裂过程的典型。目前人们对枯草芽孢杆菌芽孢形成的大致过程已有比较深入、系统的研究。但是该过程是一个十分复杂的多基因调控过程，所以仍有部分基因的调控机制尚未研究清楚，包括σE调节子中prkA基因。prkA基因编码的蛋白，属于腺甘酸活化的蛋白激酶(AMPK，AMP-acti-vated protein kinase)超家族，被推测是一种重要的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，受细胞内AMP/ATP水平的调控，从而影响信号传导通路中下游其他蛋白的磷酸化水平。　　在真核生物系统中，PrkA，又称AMPK或STPK，主要是在细胞代谢中发挥重要作用，参与包括细胞增殖、细胞凋亡、细胞自噬、内质网应激等多种生物学功能。因此，真核系统中PrkA/AMPK/STPK因与哺乳动物的重要代谢过程及重大疾病的产生密切相关，而成为近年来国内外研究的热点。在原核模式生物枯草芽孢杆菌中，丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶PrkA由芽孢特异性sigma因子σE转录，所以推测其功能可能与芽孢形成有关。但其在芽孢形成过程中具体的功能及其作用机制的研究，迄今为止国内外均无报道。针对以上问题，本研究以枯草芽孢杆菌模式菌株B.subtilis168为出发菌株，系统探讨了丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶PrkA在芽孢形成过程中的作用及其相关分子机制。　　本论文的主要研究结果如下:　　1.确定丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶PrkA为芽孢形成相关蛋白。通过在诱导芽孢形成过程中添加PrkA抑制剂araA，发现当PrkA蛋白功能被抑制时，其芽孢形成水平明显降低。随后通过同源重组双交换的方法敲除了B.subtilis168 prkA基因，对敲除菌株△prkA进行了芽孢形成表型的鉴定。结果发现△prkA敲除菌株芽孢形成水平与野生型相比显著下降，说明了PrkA的缺失确实会降低枯草芽孢杆菌芽孢的形成水平，所以确定PrkA为芽孢形成相关蛋白。　　2.揭示PrkA蛋白参与芽孢形成的具体阶段。通过报告基因和realtime-PCR检测芽孢形成过程中，B.subtilis168野生型与△prkA敲除菌株中不同阶段重要sigma因子及下游报告基因的表达情况。结果显示，在△prkA敲除菌株中，σK及下游基因gerE的表达量与野生型相比均明显下降，说明PrkA可能是通过直接或间接地影响σK的表达，从而参与σK的合成及其下游靶基因调控过程。在此基础上，通过在△prkA敲除菌株中过表达sigK基因实验，证实因PrkA的缺失引起σK表达量下降所导致的出孢显著降低的表型，可以通过回复表达sigK使突变株的出孢能力恢复至野生型水平的60％。　　3.解析PrkA蛋白参与芽孢形成相关分子机制。利用生物信息学方法分析σK编码基因sigK的启动子区，确定其中潜在的转录调控元件，通过报告基因检测B.subtilis168野生型与△prkA敲除菌株中sigK的启动子区不同转录元件的表达情况，结果发现:PrkA蛋白通过负调控Hpr(ScoC)来直接或间接地影响sigK的表达，从而调节芽孢的形成。　　本论文的创新性主要体现在以下几个方面:　　本研究首次证实了B.subtilis168丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶PrkA在芽孢形成中的作用。　　首次揭示了PrkA蛋白通过负调控Hpr(ScoC)来直接或间接地调控sigK的表达，从而调节芽孢形成的分子机制。