海洋创伤弧菌反式翻译系统关键因子SmpB基因的克隆及原核表达

创伤弧菌(Vibrio vulnificus)是一种重要的"人鱼共患病"病原菌。通过克隆创伤弧菌反式翻译系统核心因子小蛋白B(Small molecular protein B,SmpB)基因,构建携带目的基因的原核表达质粒,为后续研究SmpB蛋白的互作网络、SmpB蛋白与创伤弧菌致病性之间的关系并以此开发新型的抑菌靶标奠定基础。使用LiCl沉淀法提取创伤弧菌基因组DNA,以它为模板,PCR扩增目的基因,并构建到pET-28a原核表达载体上测序鉴定后对SmpB序列进行生物信息学分析,将正确的重组质粒转化E.coli BL21(DE3),IPTG诱导表达,SDS-PAGE凝胶电泳鉴定。结果表明使用LiCl沉淀法成功提取到高质量创伤弧菌基因组DNA,以其为模板,扩增到smpB基因,并成功构建pET-28a原核表达重组质粒,测序鉴定正确;smpB基因全长为486 bp,编码161个氨基酸,分子量为18.41 kD,理论等电点为10.28,不稳定系数为35.02,总平均亲水性为-0.635,SmpB蛋白整体表现为稳定亲水性蛋白。生物信息学分析显示其高级结构核心部分为5个β折叠组成的桶状结构,外围由3个α螺旋组成,SmpB C-端亦为α螺旋。诱导表达的重组融合蛋白相对分子质量大小在25.0 kD附近,显示在E.coli中成功表达了SmpB蛋白。

SmpB蛋白结构与功能研究进展

SmpB是一类普遍存在于细菌中的小RNA结合蛋白。研究表明SmpB除了在反式翻译中起着辅助tmRNA分子拯救滞留核糖体的作用,其也可以作为RNA分子伴侣调节体内RpoS的表达,以及具有直接调控RNase R及双组份系统的功能。SmpB参与的调控作用对于细菌蛋白质合成质量控制、致病菌中毒力系统调控、维持机体正常生长及发育等过程具有关键作用。本综述主要从SmpB蛋白结构及其对RNA、蛋白质调控功能等方面进行论述,以期对发掘细菌性疾病治疗靶点,研发新型抗生素,提供新的方向和思路。

tmRNA的结构与功能

tmRNA是一类具有类似tRNA分子和mRNA分子双重功能的小分子RNA,它在一种特殊的翻译模式——反式翻译模式过程中发挥重要作用。最近又发现它与基因的表达调控及细胞周期的调控等生命过程密切相关。因此,关于tmRNA的研究已经引起了研究者的高度重视,它将是RNA组学研究的一个重要内容。文章主要论述了近年来关于tmRNA结构和功能方面的一些研究进展。

反式翻译模型

反式翻译是细菌体内一种修复翻译水平上受阻的遗传信息表达过程的机制。tmRNA是反式翻译的核心分子,它兼具tRNA和mRNA的特点,在SmpB蛋白的帮助下特异性识别携带mRNA缺失体的核糖体,在核糖体蛋白S1的传递作用下结合在A位点上,一方面延续被中断的mRNA上的遗传信息,一方面终止蛋白质的合成,释放被束缚的核糖体和tRNA进入新的翻译过程。文章对近年来关于反式翻译模型的研究进行综述。

细菌核糖体的拯救机制

蛋白质翻译过程中,很多因素可能导致核糖体在mRNA上熄火,这对细胞的危害很大,因为这不仅占用了核糖体、氨基酸和tRNA,而且还可能产生有害的蛋白质.细菌进化出了多种核糖体拯救机制,释放熄火的核糖体,清除异常的mRNA,以规避毒害,如:①tmRNA·SmpB介导的拯救机制,又称为反式翻译介导的拯救机制;②ArfA(YhdL)介导的拯救机制;③YaeJ(ArfB)介导的拯救机制.这些机制对于细菌的生理和繁殖都非常重要,但却在真核生物进化过程中消失了,使这些机制有可能成为抗菌药物靶点.本文主要就细菌核糖体的拯救机制做一概述,并对这些机制的应用前景进行了展望.

细菌反式翻译系统

反式翻译(trans-translation)是细菌翻译质量控制的关键,几乎存在于所有细菌之中。反式翻译系统由转移信使mRNA(tmRNA)和小蛋白B(SmpB)组成,能够拯救因翻译不终止mRNA (non-stop mRNA)而滞留的核糖体。此外,反式翻译还能够调控特定基因的表达水平,参与细菌的应激反应。概括了细菌反式翻译系统近年来最新的研究进展,阐明反式翻译识别与拯救滞留核糖体的分子机制,归纳了反式翻译的功能及应用前景,以期为相关研究提供参考。