代谢调控蛋白A调控革兰阳性菌代谢与毒力偶联的研究进展

代谢调控蛋白A(catabolite control protein A,CcpA)是革兰阳性菌重要的多效调节因子,在磷酸烯醇丙酮酸依赖的磷酸转移酶系统辅助下,能与靶基因上的特异性DNA序列——代谢反应元件结合,促进或阻遏靶基因表达,从而调控细菌的生理过程和毒力。CcpA通过介导微生物碳分解代谢物阻遏效应,控制细菌摄取与利用外界环境中营养物质,保障其高效利用能源。CcpA通过直接或间接调控细菌的代谢过程和毒力基因表达,将细菌的代谢与毒力偶联。该文介绍了CcpA的作用机制及其对细菌多种代谢途径和致病性调控的研究进展。

革兰氏阳性菌代谢调控蛋白A研究进展

代谢调控蛋白A(catabolite control protein A,CcpA)是革兰氏阳性菌重要的全局性转录调节因子,通过与靶基因代谢反应元件(cre基序)结合,调控基因的转录与表达,参与碳分解代谢物阻遏效应、物质代谢、毒力及抗菌药物耐受等众多生命活动的调节。本文就CcpA蛋白的分子结构、作用机制、表达调控、生物学功能等方面的研究进展进行综述,以增加对CcpA蛋白及细菌复杂转录调控网络的认识,为革兰氏阳性菌感染的防控提供潜在靶标。

嗜热厌氧杆菌分解代谢物调控蛋白A的克隆鉴定

分解代谢物调控蛋白A(CcpA)在低GC含量的革兰氏阳性菌株中,是一类非常重要的全局调控蛋白。本研究中,克隆获得了嗜热厌氧杆茵CcpA的编码基因及其上下游各约400 bp片段的基因序列。研究表明,克隆所得的ccpA基因编码长度为336个氨基酸的蛋白质,其理论等电点为5.69。序列比对分析结果显示,其N端的DNA结合位点具有非常高的序列保守性。在CcpA启动子上游含有cre序列,表明该基因转录存在自体调控。此外考察了克隆所得的CcpA编码基因在葡萄糖存在下,工程茵B.subtilis TA-1中amyE基因的表达及酶活均受到抑制。ccp4基因敲除的枯草芽孢杆菌中过量表达克隆所得的CcpA,证明所获蛋白在葡萄糖存在下,能够有效抑制淀粉酶的活力,且对枯草芽孢杆茵的生长产生负影响。

碳代谢总体调控蛋白CRP对肺炎克氏杆菌nif启动子的抑制作用

在肠道细菌中,碳代谢总体调控蛋白CRP（也称为cAMP受体蛋白）通过PTS系统介导葡萄糖效应,调控σ70依赖型碳源分解代谢操纵子的转录活性。当自生（联合）固氮的肺炎克氏杆菌（Klebsiellapneumoniae）以不同的碳水化合物作为惟一碳源生长时,其固氮活性明显不同,且这种不同碳源对固氮活性的影响发生在基因表达调控水平上,在近缘的大肠杆菌遗传背景下的进一步研究表明,在cAMP存在时,CRP对肺炎克氏杆菌所有的σ54依赖型nif启动子（nifB,nifE,nifF,nifH,nifJ,nifLA和nifU）都有抑制作用,序列分析结果表明,CRP的抑制作用与其在这些启动子上游的DNA顺式作用元件无直接相关性,对肺炎克氏杆菌crp基因的分离、测序结果显示,其编码的CRP蛋白与已知的大肠杆菌CRP蛋白在序列与功能上高度保守,因此认为不同碳源代谢对固氮基因的调控作用可能是由CRP-cAMP复合体介导的。这一研究工作将碳代谢调控系统和固氮调控系统通过CRP-cAMP耦联在一起,具有重要的生理学意义。

碳代谢总体调控蛋白CRP对nifU启动子的抑制作用不依赖于该启动子上游CRP与NifA竞争的靶位点

在大肠杆菌中,碳代谢总体调控蛋白CRP抑制肺炎克氏杆菌nifU启动子的表达.序列分析表明,nifU启动子上游有一个CRP靶位点,且该位点与已知的NifA靶位点重合.体外凝胶阻滞实验结果表明,CRP对该位点的亲和性与对乳糖操纵子的CRP靶位点相似,说明在生理条件下,CRP可与NifA激活蛋白竞争该靶位点.该位点突变的体外凝胶阻滞实验结果表明,CRP不再与突变的nifU启动子结合.体内活性检测结果显示,在组成性表达NifA蛋白的激活下,CRP对上游CRP靶位点突变的nifU启动子依然有抑制作用,其程度与野生型启动子无明显差异.因此,CRP对nifU启动子的抑制作用不依赖于该启动子上游特异的CRP靶位点,暗示CRP与Eσ54RNA聚合酶间的直接相互作用在该抑制效应中起着主要作用.