肺炎链球菌ABC转运蛋白Spr1677-78和胆碱结合蛋白CbpJ的结构和功能初探

发布时间：2020-04-07 22:53

【摘要】：(Ⅰ)肺炎链球菌ABC转运蛋白Spr1677-78的结构初探和底物筛选利用相容性溶质对渗透压进行调节以抵抗细胞水分流失在原核、真核细胞和古细菌中都非常保守。因此,相容性溶质的积累对于细胞抵御外界渗透压的骤变至关重要。Spr1677-78可能是肺炎链球菌中负责转运相容性溶质的ABC转运蛋白。其中,Spr1677是具有跨膜结构域和C端底物结合结构域的膜蛋白,Spr1678是位于胞内的ATP水解酶。在结构方面,我们筛选出最适合于Spr1677-78复合物的去垢剂DDM和LMNG,并利用冷冻电镜手段确定了Spr1677-78最合适的Nanodisc组装条件。同时,通过分析Spr1677柔性区域的长度和二级结构,我们构建了多个截短版本并筛选出了最优版本用于后续的结构研究。在功能方面,我们通过基因敲除结合表型微阵列实验筛选出了Spr1677-78可能的底物小分子。虽然进一步的生化实验并未检测出Spr1677-78的底物结合结构域与这些小分子的结合,但是它们很可能与Spr1677-78的生理转运底物具有相似的核心结构。此外,我们还克隆表达以及纯化了与Spr1677-78位于同一操纵子的另外一个未知功能蛋白Spr1679,并对它的结构进行了初步的研究。这个蛋白可能与转运蛋白Spr1677-78的功能密不可分。(Ⅱ)肺炎链球菌胆碱结合蛋白CbpJ的功能研究肺炎链球菌主要有三类表面蛋白,即脂蛋白、携带LPXTG共有序列的蛋白和胆碱结合蛋白。胆碱结合蛋白一般至少由两种结构域组成:N端的功能结构域和C端的高度保守的胆碱结合结构域。其中,胆碱结合结构域可以通过非共价相互作用,将胆碱结合蛋白锚定在细胞壁的磷酸胆碱分子上。前人的研究表明CbpJ(SP_0378)可能是一种粘附蛋白。为了验证其功能,我们构建了肺炎链球菌TIGR4的cbpJ基因敲除菌株,发现cbpJ敲除菌株丧失了90%的粘附能力。我们进一步发现CbpJ的N-domain(潜在的功能结构域)缺失突变菌株仍然保留约70%的粘附活性,而C-domain(胆碱结合结构域)缺失突变菌株则丧失90%的粘附活性,这表明CbpJ的N末端虽然参与肺炎球菌对呼吸道上皮细胞的粘附,但并不是不可缺少的。我们的研究表明CbpJ蛋白的胆碱结合结构域对于肺炎链球菌的粘附是不可或缺的。这项工作加深了我们对肺炎链球菌表面蛋白的理解,为药物设计提供了潜在的新靶标。
【图文】：

逦＼逡逑图１．２邋ＡＢＣ转运蛋白的分类［４｜逡逑依据结构特征可以将Ｉｍｐｏｒｔｅｒｓ分为以下三类（图１．２）：逡逑１．逦Ｔｙｐｅ邋Ｉ：每个ＴＭＤ具有６个跨膜螺旋，相较于Ｔｙｐｅ邋ＩＩ型ＡＢＣ转运蛋白，逡逑其ＳＢＤ对底物亲和力相对要低一些；此外，ＴＭＤ内部还有一个底物结合位点逡逑［２３］，，但是这个位点亲和力要稍微低一些。逡逑２．逦Ｔｙｐｅ邋ＩＩ：相对Ｔｙｐｅ邋Ｉ、Ｔｙｐｅ邋ＩＩ型ＡＢＣ转运蛋白具有更复杂的结构，艮Ｐ逡逑ＴＭＤ具有１０次跨膜螺旋，有更高亲和力的ＳＢＤ。虽然没有ＴＭＤ之间的底物逡逑结合位点，但是其在转运各个界面具有ｇａｔｅ来控制转运方向。逡逑３．逦ＥＣＦ转运蛋白：由四个亚基组成，包括２个ＮＢＤ、１个ＴＭＤ和一个定逡逑位于细胞膜的Ｓ邋ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｅＥＣＦ转运蛋白不需要ＳＢＤ结合底物

逦第一章研究背景逦逡逑所有的微生物细胞都拥有一个正向的膨胀压。据估计，这种由胞内向胞外逡逑的正向膨胀压在革兰氏阴性和阳性菌中分别大概为３－１０Ｘ１０５Ｐａ和２０Ｘ１０５逡逑Ｐａ［２４］。这种正向压的维持不仅能够帮助微生物抵抗外界高渗透压造成的伤害，逡逑抵御外界高渗透压造成的细胞物质外流；更重要的是，它是细胞体积增大的一逡逑种主要驱动力。逡逑那么细胞如何维持这样的膨胀压呢？由于微生物并没有主动运输水分子的逡逑机制，而主要由在胞内从头合成、或者向胞内转运一类电中性的、且具有渗透逡逑压调节能力的小分子，即相容性溶质（ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ邋ｓｏｌｕｔｅｓ），来调节合适的渗透逡逑压［２５］。渗透保护剂或相容性溶质是一种小分子，起着调节渗透压的作用，帮逡逑助生物体在极端的渗透压力下生存。逡逑相容性溶质具有以下特点：它们呈电中性，并且和胞内生理代谢活动高度逡逑相容，具有生物惰性；它们的种类极其有限，并且这些有限种类的相容性溶质逡逑在各个物种例如古细菌、原核生物以及真核细胞中都是高度保守的。相容性溶逡逑质主要有五类：糖类（如：海藻糖）；多醇类（如：甘油）；氨基酸类（如：脯逡逑°°逡逑
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R378

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 热合曼·牙生;穆凯代斯·塔伊尔;;羊肺炎链球菌病诊断与防治[J];畜牧兽医科学(电子版);2019年07期

2 邵致远;游雪甫;杨信怡;;肺炎链球菌自溶素研究进展[J];中国医药生物技术;2019年03期

3 刘俊娜;王小利;付国鹏;;对西安市长安区医院住院患者检测标本中121株肺炎链球菌耐药情况的分析[J];当代医药论丛;2019年11期

4 徐璐;孙静静;;2014—2016年河南儿童感染肺炎链球菌耐药性分析[J];医药论坛杂志;2017年11期

5 于会娜;付强;晏霞;周云;屈悦;王婷;周义正;杨严;;荆州地区肺炎链球菌流行特点的回顾性研究[J];临床与病理杂志;2018年03期

6 努尔兰·麦力克;;一种犊牛肺炎链球菌病的治疗[J];农家参谋;2018年10期

7 何丽娟;徐国纲;李泽年;;肺炎链球菌的研究现状和耐药机制与应对措施[J];老年医学与保健;2016年06期

8 林琳;刘晓民;贾琰琰;马雨霞;张敏;;关于肺炎链球菌易感人群的研究进展[J];临床肺科杂志;2016年06期

9 李端;壹图;;预防肺炎有新疫苗[J];中老年保健;2017年06期

10 宋圣帆;叶露;胡善联;杜丽侠;施强;;上海市肺炎链球菌住院患者的医疗费用研究[J];中国卫生资源;2014年04期

相关会议论文 前10条

1 赵杰;;儿童感染肺炎链球菌耐药性及基因分型特征[A];湖南中医药大学学报2016/专集：国际数字医学会数字中医药分会成立大会暨首届数字中医药学术交流会论文集[C];2016年

2 杨锦红;刘洋;蒋伟燕;李方去;李向阳;;肺炎链球菌的AFLP基因分型和同源性研究[A];第二届中国临床微生物学大会暨微生物学与免疫学三江论坛论文汇编[C];2011年

3 惠燕霞;卢先雷;;302株肺炎链球菌样细菌鉴定的经验教训[A];中华医学会第十二次全国临床微生物学术年会暨第十一次全球华人临床微生物学与感染症学术年会论文汇编[C];2015年

4 吕叶;;肺炎链球菌在血培养中的自溶现象论述报告[A];2014年海南省微生物学检验室间质评工作会议资料汇编[C];2014年

5 孙昌君;秦素娟;赵思阳;王春耀;;肺炎链球菌耐药性研究[A];第九届中国临床微生物学大会暨微生物学与免疫学论坛论文集[C];2018年

6 董方;甄景慧;王艳;徐保平;王荃;刘钢;姚开虎;宋文琪;申昆玲;;住院患儿标本中分离肺炎链球菌的特征分析[A];中华医学会第十二次全国临床微生物学术年会暨第十一次全球华人临床微生物学与感染症学术年会论文汇编[C];2015年

7 周忠华;刘华;喻华;;69株肺炎链球菌的体外抗菌药物活性研究[A];中华医院管理学会第十一届全国医院感染管理学术年会论文汇编[C];2004年

8 张媛媛;王一雯;孙胜利;贺建平;;耐青霉素性肺炎链球菌致急性化脓性脑膜炎1例[A];第九届西北五省（区）检验医学学术会议论文汇编[C];2005年

9 唐恒;陈勃江;李为民;;219株呼吸道肺炎链球菌的分离及耐药性分析[A];中华医学会第12次全国内科学术会议论文汇编[C];2009年

10 高薇;姚开虎;俞桑洁;杨永弘;;2000～2005年分离自北京儿童鼻咽部的19群肺炎链球菌的耐药性变化[A];中华医学会第五次全国儿科中青年学术交流大会论文汇编（上册）[C];2008年

相关重要报纸文章 前10条

1 侯增海;羊肺炎链球菌病的诊治[N];中国畜牧报;2003年

2 记者 吴伟农;美科学家绘制出肺炎链球菌基因图谱[N];新华每日电讯;2001年

3 万同己;肺炎链球菌耐红霉素原因何在[N];中国医药报;2004年

4 北大医院周惠平;警惕肺炎链球菌感染[N];科技日报;2000年

5 邓力;肺炎链球菌易攻击小孩和老人[N];健康报;2007年

6 赵森 孙敏;羊肺炎链球菌病的防治[N];菏泽日报;2005年

7 本报记者 李颖;肺炎为何总“盯”着孩子？[N];科技日报;2013年

8 记者 王丹;儿童肺炎链球菌性疾病防治指南发布[N];健康报;2010年

9 卫生部北京医院 张秀珍;肺炎链球菌对青霉素耐药率上升快[N];健康报;2008年

10 本报记者 李颖;肺炎链球菌遇流感病毒危害更大[N];科技日报;2010年

相关博士学位论文 前10条

1 孙天旭;广谱肺炎链球菌蛋白疫苗和金黄色葡萄球菌蛋白疫苗的研究[D];吉林大学;2015年

2 卢井才;肺炎链球菌重组蛋白疫苗的研究[D];吉林大学;2015年

3 于今非;肺炎链球菌PspA蛋白疫苗的优化及其广谱性评价研究[D];吉林大学;2018年

4 杨宏波;肺炎链球菌多抗药外排系统Spr0693-0694-0695的结构与功能研究[D];中国科学技术大学;2018年

5 孟江萍;应用启动子诱捕策略筛选并初步鉴定肺炎链球菌宿主体内诱导基因[D];重庆医科大学;2005年

6 胥文春;DFI体内筛选肺炎链球菌致脑膜炎相关基因[D];重庆医科大学;2007年

7 张雪梅;肺炎链球菌转化对细菌毒力和耐药性影响的研究[D];重庆医科大学;2003年

8 于康;23F血清型肺炎链球菌和艰难梭菌相关多糖抗原的寡糖类似物合成研究[D];山东大学;2017年

9 闫文娟;肺炎链球菌ClpE相互作用蛋白的筛选鉴定[D];重庆医科大学;2013年

10 梁晓;基于二氢叶酸合成酶的磺胺类药物多残留快速检测分析研究[D];中国农业大学;2014年

相关硕士学位论文 前10条

1 高凯杰;儿童侵袭性肺炎链球菌感染血清学分型及耐药性研究[D];郑州大学;2019年

2 王淑娟;肺炎链球菌噬菌体裂解酶协同作用的研究[D];中国科学院大学(中国科学院武汉病毒研究所);2019年

3 徐牵;肺炎链球菌ABC转运蛋白Spr1677-78和胆碱结合蛋白CbpJ的结构和功能初探[D];中国科学技术大学;2019年

4 董运亮;肺炎链球菌PhtD和PcpA蛋白疫苗研究[D];吉林大学;2015年

5 王丹丹;以细菌样颗粒为载体的肺炎链球菌表面蛋白A肺炎疫苗的研究[D];吉林大学;2016年

6 张竞辉;MarR型转录调控因子FabT对肺炎链球菌荚膜多糖和磷壁酸多糖生物合成的调控研究[D];重庆医科大学;2018年

7 张心愿;具有生物矿化能力的新型肺炎链球菌减毒活疫苗的制备[D];重庆医科大学;2018年

8 严彩芳;肺炎链球菌分子分型方法的建立及应用[D];吉林大学;2018年

9 韩娇;儿童肺炎链球菌耐药性与耐药基因分型研究[D];山西医科大学;2018年

10 李玲;柳州5岁以下儿童医院相关肺炎链球菌的耐药和分子特征研究[D];广东药科大学;2018年

本文编号：2618493