十字花科黑腐病菌锌吸收调控蛋白中四个半胱氨酸残基的功能分析

细菌锌吸收调控蛋白(Zur)在调控细胞锌离子平衡中起核心作用。研究发现,大肠杆菌的Zur蛋白(ZurE.coli)中半胱氨酸残基Cys93、Cys96、Cys143和Cys146是锌离子结合位点,是感受锌离子浓度和调控锌离子平衡必需的氨基酸残基。本文研究了十字花科黒腐病菌(Xanthomonas campestris pathovar campestris,简称Xcc)的Zur蛋白(ZurXcc)。序列分析结果显示,ZurXcc的Cys125、Cys128、Cys165和Cys168是与ZurE.coli的Cys93、Cys96、Cys143和Cys146相对应的半胱氨酸残基,预示它们可能是ZurXcc中的锌离子结合位点。此外,氨基酸置换结果发现,Cys125、Cys128、Cys165和Cys168中任何一个被其它氨基酸置换后,ZurXcc即丧失调控锌离子平衡的能力,证明它们是ZurXcc调控锌离子平衡必不可少的,是可能的锌离子结合位点。胞外多糖(EPS)产量和致病力检测结果还表明,ZurXcc调控锌离子平衡、EPS产生和调控致病在结构和功能上都是可以分开的。

Zur参与大豆斑疹病菌在寄主上的致病性和在非寄主上的过敏性反应

锌吸收调控蛋白(zinc uptake regulator,Zur)在植物病原黄单胞菌中的序列高度保守,但其在不同菌株或小种中的功能却差异显著。为阐明Zur在大豆斑疹病菌(Xanthomonas axonopodis pv.glycines,Xag)中的功能,本研究利用同源重组策略获得了zur基因的缺失突变株(△zur)。该突变株在寄主大豆上的致病性和在非寄主(烟草、番茄、辣椒和茄子)上激发超敏反应(hypersensitive responses,HR)能力相较于野生型均显著减弱。此外,与野生型菌株相比,突变株△zur的胞内锌稳态失衡,细胞外多糖(extracellularpolysaccharide,EPS)产量和胞外水解酶(纤维素酶、内切葡聚糖酶、淀粉酶和蛋白酶)表达均大幅降低,而且其对Zn^(2+)、Fe^(3+)和Cu^(2+)的敏感性显著增强。功能互补可将突变株△zur的上述缺陷性表型恢复至野生型水平。荧光定量PCR结果表明,zur基因受Zn^(2+)诱导表达;且zur基因突变大幅降低hrp基因簇代表性基因(hrpB1、hrpD6、hrpE、hrcV和hrcC)、胞外水解酶编码基因(engXCA、egl2、pro1、pra2、pro8、pro11和alpha1)和EPS合成基因(gumB、gumD、gumK、gumM、gumG和gumH)的表达水平。这些结果表明,Zur可能通过调控毒性因子合成和hrp基因表达,从而参与Xag在寄主大豆上的致病性和在非寄主植物上激发HR能力。本研究为进一步解析Zur在黄单胞菌-植物互作中的作用机制奠定了基础。

铜绿假单胞菌锌离子摄取系统的研究进展

锌作为一种结构、催化和信号的成分,在许多生理过程中起着关键的作用。它也是病原微生物生长所必需的,不但参与病原微生物代谢和各种毒力因子的调控,而且是病原微生物在宿主中感染和定殖所必需的。铜绿假单胞菌侵染宿主发挥毒力时,宿主会采取营养免疫的策略来限制体内环境中游离的锌离子浓度而抑制该病原菌的感染和定殖。反过来,铜绿假单胞菌则通过自身的锌离子摄取系统克服宿主的营养免疫防御。本综述重点介绍了铜绿假单胞菌中已知的3种锌离子摄取系统(ZnuABC摄取系统、HmtA摄取系统和CntRLMN摄取系统)和锌摄取调控蛋白Zur,同时分析了其他潜在的锌离子摄取途径,并进一步阐述了铜绿假单胞菌锌离子摄取系统在其侵染宿主发挥毒力时和抵御宿主营养免疫时发挥的重要作用。系统总结铜绿假单胞菌对锌离子的摄取过程,旨在为靶向锌离子摄取系统的新型抗铜绿假单胞菌药物的开发提供指导。