大肠杆菌YacG锌指结构的金属结合及功能特性

Yac G蛋白是一种能够抑制大肠杆菌促旋酶(E.coli gyrase)活性的内源性小分子蛋白质,仅由65个氨基酸残基组成。核磁共振(NMR)研究发现,Yac G结构中含有1个Cys-X2-Cys-X15-CysX3-Cys序列的锌指结构域,然而其作用并不清楚。本研究发现,在添加外源锌或者铁的M9基础培养基中,表达并纯化得到分别含有锌和铁的Yac G蛋白,而在同时添加铁和L-半胱氨酸的M9基础培养基中可以纯化得到含有铁硫簇的蛋白质。这表明,Yac G不仅是一个锌指蛋白,也是铁结合或铁硫簇结合蛋白。定点突变实验发现,Yac G锌指结构中的4个半胱氨酸残基突变后,其结合的锌、铁、铁硫簇的含量都显著下降。这提示,锌结合、铁结合以及铁硫簇结合的位点均位于锌指结构域中的4个半胱氨酸残基。体内Yac G过表达实验显示,用IPTG在大肠杆菌体内诱导表达野生型Yac G蛋白会导致其生长明显受到抑制,而过表达突变体蛋白(Yac G-C12/28S)对其生长的抑制作用将会减弱。体外实验进一步发现,锌结合、铁结合以及铁硫簇结合形式的Yac G蛋白对E.coli gyrase促DNA螺旋活性的抑制作用没有明显差别,但是锌指结构突变体蛋白(Yac G-C12/28S)对gyrase活性的抑制作用显著减弱。这说明,完整的锌指结构对Yac G抑制gyrase活性的功能具有重要作用。此研究有可能为gyrase抑制剂类抗生素药物的研发提供有用的线索。