大肠杆菌二硫键形成蛋白A（DsbA）研究进展

二硫键形成蛋白A(DisulfidebondformationproteinA,DsbA)是存在于大肠杆菌周质胞腔内的一种参与新生蛋白质折叠过程中催化二硫键形成的折叠酶。综述了DsbA三维结构、进化过程、协助蛋白质体内外复性方面的研究进展。DsbA比硫氧还原蛋白具有更强的氧化性,其强氧化性来自于Cys30残基异常低的pKa值和不稳定的氧化型结构,通过定点突变的研究表明了Cys30残基是DsbA活性中心最关键的氨基酸残基之一。DsbA不论在体内与目标蛋白融合表达还是在体外以折叠酶形式添加,都能有效地催化蛋白质的折叠复性,同时DsbA还具有部分分子伴侣的活性。     

单核细胞增生李斯特菌二硫键形成蛋白DsbA调控胞间迁移的机制

【目的】 实验室前期研究发现单核细胞增生李斯特菌(单增李斯特菌,Listeria monocytogenes)二硫键形成蛋白DsbA缺失后,细菌胞间迁移能力增强,本研究旨在深入解析DsbA介导该生物学过程的具体机制。【方法】 通过荧光定量PCR和蛋白质免疫印迹(Western blotting)方法比较单增李斯特菌野生株和dsbA缺失株毒力基因的转录和表达水平差异;利用免疫荧光共定位方法观察DsbA缺失后对单增李斯特菌胞间迁移相关毒力因子ActA招募宿主肌动蛋白能力的影响(分析ActA与肌动蛋白共定位在细菌一侧形成“彗星状尾巴”的长短和数量);通过等温滴定量热法(isothermal titration calorimetry, ITC)研究DsbA与ActA互作情况。【结果】 dsbA缺失后,毒力基因转录水平无显著差异,但毒力因子InlA、InlB、PlcA和PlcB的分泌均显著降低,而ActA、溶血素O (listeriolysin O, LLO)分泌量显著升高。缺失株形成的彗星尾巴数量显著高于野生株且平均长度也较野生株增加,说明dsbA缺失导致细菌招募肌动蛋白能力明显增强。ITC试验发现DsbA与ActA结合存在吸热反应,说明二者互作。【结论】 本研究证实单增李斯特菌DsbA通过调控毒力蛋白减弱了对肌动蛋白募集,进而影响细菌胞间迁移。研究结果有助于系统理解单增李斯特菌在宿主感染过程中的毒力调控机制,对人兽共患胞内病原菌的污染控制具有重要公共卫生学意义。     

大肠杆菌DsbA蛋白的氧化还原性质和构象变化

DsbA蛋白是大肠杆菌周质空间内的巯基 /二硫键氧化酶 ,主要催化底物蛋白质二硫键的形成。利用定点突变结合色氨酸类似物标记技术 ,研究了DsbA蛋白的氧化还原性质和构象变化。结果显示 :(1 )DsbA蛋白的还原态比氧化态的结构更加稳定 ,说明DsbA的强氧化性来源于氧化态构象的紧张状态 ;(2 )DsbA氧化和还原态间特殊的荧光变化主要来源于Trp76在不同状态间微观环境的差异 ;(3 )色氨酸类似物标记不会对DsbA蛋白的结构和功能产生明显的影响 ,利用1 9F NMR进一步证实了DsbA氧化还原状态间的构象变化 ,而且这种变化主要影响Trp76的局部环境 ,而对Trp1 2 6的局部环境没有太大的影响     

多二硫键蛋白在大肠杆菌中的表达研究

真核生物的许多蛋白富含二硫键。由于大肠杆菌细胞质中含有二硫键还原酶,利用大肠杆菌生产具有生物活性的重组二硫键蛋白充满挑战。近年来,SHuffle菌株、超氧化性细胞的相继问世,利用分子伴侣或引入二硫键从头形成体系,使多二硫键蛋白在大肠杆菌中的表达成为可能。简要概述了野生型大肠杆菌细胞周质和经遗传改造的工程菌细胞质中二硫键的形成机制,并着重介绍了近年来重组二硫键蛋白表达策略的最新研究进展,对利用大肠杆菌反应器生产富含二硫键蛋白起指导意义。     

大肠杆菌二硫键氧化还原酶

真核生物中正确二硫键的形成是在内质网中由二硫键异构酶PDI及相关蛋白催化的,而在原核生物大肠杆菌中二硫键的氧化、还原和异构化发生在细胞周质,由一系列的二硫键氧化还原酶完成.从1991年Badewell发现第一个氧化还原蛋白DsbA开始,目前已发现有七种二硫键氧化还原酶.DsbB,DsbD、DsbE/CcmG及CcmH位于细胞膜上,DsbA、DsbC,DsbG在细胞周质空间中.DsbA和DsbB的氧化和电子传递链相联系,而DsbC、DsbD,DsbE,DsbG和CcmH的还原需要来自细胞质的电子传递.     

蛋白质二硫键异构酶相关蛋白A的表达及性质的研究

克隆了Aspergillus niger T21中的蛋白质二硫键异构酶相关蛋白A（PRPA）基因,并将它插入pET23b表达载体。在E. coli中表达时,PRPA占菌体总蛋白的34%。经过超声破细胞、硫酸铵分级沉淀和离子交换层析获得了纯度大于90%的重组蛋白。PRPA有二硫键异构酶活性。在PRPA存在下,变性和还原的溶菌酶复性率和复性速度降低,电泳结果表明溶菌酶聚集增多。荧光结果表明PRPA表面有较多的疏水基团。     

大肠杆菌二硫键氧化还原酶

真核生物中正确二硫键的形成是在内质网中由二硫键异构酶PDI及相关蛋白催化的,而在原核生物大肠杆菌中二硫键的氧化、还原和异构化发生在细胞周质,由一系列的二硫键氧化还原酶完成。从1991年Badewell发现第一个氧化还原蛋白DsbA开始,目前已发现有七种二硫键氧化还原酶。DsbB、DsbD、DsbE/CcmG及CcmH位于细胞膜上,DsbA、DsbC、DsbG在细胞周质空间中。DsbA和DsbB的氧化和电子传递链相联系,而DsbC、DsbD、DsbE、DsbG和CcmH的还原需要来自细胞质的电子传递。     

凝乳酶原（凝乳酶）二硫键Ｃys206—Cys210的定位突变

在对凝乳酶原二硫键Ｃys206-Cys210进行定位突变过程中发现,在相应的模板序列中有自身形成自由能为－１６．１kcal/mol的茎环结构倾向,妨碍与引物结合,从而难以合成突变的ＤＮＡ,采用快退火可解决此矛盾。５个突变基因均能在大肠杆菌中高效表达,除Ｃ２０６Ａ外,约占细胞总蛋白的５０％左右,突变的复性结果表明,Ｃys206-Cys210对凝乳酶原正确折叠不是绝对必需的,但相应位置的氨基酸取代对复性效率有显著影响,在５个突变体中,Ｃ２０６Ａ／Ｃ２１０Ａ的复性率分别为Ｃ２０６Ｓ／Ｃ２１０Ｓ、Ｃ２１０Ａ、Ｃ２１０Ｓ的４．５倍、２０倍和３０倍,而C206A不能复性。Ｃ２０６Ａ／Ｃ２１０Ａ与Ｃ２０６Ｓ／Ｃ２１０Ｓ的远紫外ＣＤ光谱与野生型基本相同,其荧光发射光谱与野生型相比最大发射峰不变,而荧光强度有显著增加由于上述３个蛋白具有相同比活,说明突变分子能形成具有生物活性的空间构象,而只是某些色氨酸残基微环境受到微扰。     

重组二硫键异构酶在大肠杆菌中表达条件的统计优化

二硫键形成蛋白A (disulfidebondformationproteinA ,DsbA)是大肠杆菌周质胞腔中辅助多种含有二硫键的蛋白质正确折叠并具有生物学活性的一种二硫键异构酶.通过统计实验设计的方法将生产重组DsbA的发酵过程进行了优化.首先通过Plackett Burman设计挑选出了对DsbA表达量影响较大的四个因素,然后再利用杂合设计进行实验,并通过拟合得到了响应曲面函数,但该函数的驻点是鞍点,因此不具有全局的极值.最后通过约束优化得到了较佳的实验点,在该实验点下DsbA的表达量比基本培养条件下提高了5 0 .14 % .     

The role of Dsb proteins of Gram-negative bacteria in the process of pathogenesis

Tertiary and quaternary structures of extracytoplasmic proteins containing more than one cysteine residue often require introduction of disulfide bonds. This process takes place in an oxidative environment, such as the periplasm of Gram-negative bacteria, and is catalyzed by Dsb (disulfide bond formation) proteins. Mutations in dsb genes influence the conformation and stability of many extracytoplasmic proteins. Thus, many pathogens become partially or fully attenuated due to improper folding of proteins that act as virulence factors. This review summarizes the current knowledge on Dsb proteins and their effect on the pathogenicity of Gram-negative bacteria. The potential application of Dsb proteins in biotechnology is also discussed.     

Periplasmic protein thiol:disulfide oxidoreductases of Escherichia coli

Disulfide bond formation is part of the folding pathway for many periplasmic and outer membrane proteins that contain structural disulfide bonds. In Escherichia coli, a broad variety of periplasmic protein thiol:disulfide oxidoreductases have been identified in recent years, which substantially contribute to this pathway. Like the well-known cytoplasmic thioredoxins and glutaredoxins, these periplasmic protein thiol:disulfide oxidoreductases contain the conserved C-X-X-C motif in their active site. Most of them have a domain that displays the thioredoxin-like fold. In contrast to the cytoplasmic system, which consists exclusively of reducing proteins, the periplasmic oxidoreductases have either an oxidising, a reducing or an isomerisation activity. Apart from understanding their physiological role, it is of interest to learn how these proteins interact with their target molecules and how they are recycled as electron donors or acceptors. This review reflects the recently made efforts to elucidate the sources of oxidising and reducing power in the periplasm as well as the different properties of certain periplasmic protein thiol:disulfide oxidoreductases of E. coli.     

天冬氨酸酶E.coli融合表达研究

以大肠杆菌基因组DNA为模板,设计引物扩增得到天冬氨酸酶基因,将其重组于胞内融合表达型T载体中,重组质粒转化表达宿主大肠杆菌BL21(DE3)。SDS-PAGE分析表明,工程菌经IPTG诱导,表达大量表观分子量约75kD的融合蛋白。经试验,工程菌细胞具有较高的天冬氨酸酶活性,融合形式的酶最适温度37℃,最适pH8.5,融合伴侣DsbA的存在对酶活没有影响。