铜绿假单胞菌中PA0847二鸟苷酸环化酶活性受非催化位点Y700调控

【目的】鉴定铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)中PA0847胞内结构域及其突变体的二鸟苷酸环化酶活性,并初步探究其催化机制。【方法】利用刚果红平板染色法验证PA0847胞内域的二鸟苷酸环化酶活性;采用PCR技术构建PA0847 PAS-GGDEF结构域及其单点突变体,并经过表达纯化获得相应蛋白;经凝胶分子筛层析分析蛋白在溶液中的聚集状态;通过体外酶促反应鉴定蛋白的二鸟苷酸环化酶活性,基于噻唑橙荧光染色检测蛋白酶促反应后环鸟苷二磷酸(cyclic diguanylate monophosphate,c-di-GMP)的生成量,并筛选与二鸟苷酸环化酶活性密切相关的氨基酸残基;联用结构预测和分子对接获得PA0847 PAS-GGDEF二聚体以及结合三磷酸鸟苷(guanosine triphosphate,GTP)的复合物结构模型。【结果】PA0847 PAS-GGDEF主要以二聚体形式发挥催化活性,PAS结构域促进二聚体形成,有效提高二鸟苷酸环化酶活性;突变筛选发现,在低蛋白浓度(0.6 mg/m L)下,非催化位点突变体Y700A活性较野生型显著提高;凝胶分子筛层析表明,其高活性可能与Y700A突变促进GGDEF(Gly-Gly-Asp-Glu-Phe)结构域二聚化有关;结构模型分析显示,PA0847 PAS-GGDEF与GTP结合位点保守,其中K722的氨基侧链在结合GTP的磷酸基团中发挥着重要作用,而Y700芳香环侧链与K722所在的α螺旋有疏水互作,因此Y700A突变可能改变了K722所在螺旋的空间取向,进而促进K722与底物GTP的结合以及GGDEF二聚化。【结论】铜绿假单胞菌PA0847的非催化位点Y700可间接调控二鸟苷酸环化酶活性。