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耐辐射球菌(Deinococcus radiodurans,简称DR)是迄今为止地球上发现的辐射抗性最强的生物之一,因对电离辐射、紫外线、干燥及一些DNA损伤试剂显示超强的抗性,一直倍受生物医学界和环境工程界的关注和重视。该细菌能够在几十个小时内准确无误地修复由辐射产生的几百个双链DNA碎片(Double-strand breaks, DSBs)而不发生任何突变,但目前这种DNA修复机制尚不清楚。现有研究表明,DR菌在极端环境(电离辐射、紫外线、干燥)下的生存是保护、耐受和修复三方面协同作用的结果,是独特的新陈代谢转换途径和高效精确的DNA修复系统有效地协调了DNA的损伤修复。因此,发现和研究新的与DNA修复及抗逆性相关的功能基因(或酶)并阐明它们的生物学功能对进一步探索DR菌的极端抗性与DNA修复机制具有重要的理论意义和应用价值。 作为同源重组修复途径的重要蛋白,DR菌RecA在DNA修复中起十分重要的作用。DR菌recA基因的突变株对电离辐射异常敏感。研究表明,DR菌缺乏多数原核生物中存在的由LexA介导的SOS修复途径,虽然基因组内两个LexA同源物都可被RecA催化进行自裂解反应,但都未参与recA基因的调控。据此推测,DR菌可能存在与其它原核生物迥然不同的DNA修复机制和途径。近来,我们筛选DR菌自然变异株时发现一株对电离辐射较为敏感的突变株,初步研究表明,该突变株的辐射敏感性是由基因组内编号为DR0167的基因(命名:pprI)内部插入了一个转座子而发生了突变。本研究主要围绕这一新发现的DNA损伤修复开关基因pprI,应用分子生物学的方法进一步鉴定该基因,研究该基因分子作用机制及相关的生物学问题,研究PprI结构域与功能的关系,并应用蛋白质组学的方法进一步探索PprI在辐射抗性方面的网络调控机制,研究结果如下: 1.为鉴定DR菌pprI基因与辐射抗性之间的关系,本研究首先构建了DR菌pprI基因内部反向插入抗生素抗性基因的突变株。研究发现,该突变株对电离辐射极为敏感,初步推测PprI是一个与DNA修复有关的辐射抗性因子。为进一步研究PprI生物学功能和作用机制,分别克隆pprI、recA和pprA基因,表达纯化了相应的蛋白质产物,