大肠杆菌YacG锌指结构的金属结合及功能特性

YacG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,YacG结构中含有1个Cys-X2-Cys-X15-Cys-X3-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YacG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,YacG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,YacG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YacG过表达实验显示,用IPTG在大肠杆菌体内诱导表达野生型YacG蛋白会导致其生长明显受到抑制,而过表达突变体蛋白（YacG-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YacG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（YacG-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YacG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。     

构建一种检测水中As3+的敏感型大肠杆菌

为构建一种敏感性强、特异性好的检测砷离子的大肠杆菌荧光报告菌株,本研究利用基因敲除技术,敲除了大肠杆菌中负责向胞外转运砷离子的ars B基因,构建对As~(3+)敏感的菌株;利用egfp基因作为报告基因,构建融合检测载体p ET28b-Pars-ars R-egfp。然后将检测载体p ET28b-Pars-ars R-egfp转化至ars B基因敲除菌中完成敏感型As~(3+)检测菌株的构建。接着对此微生物传感器进行了检测条件的优化,以及线性检测范围、最低检出限、特异性等性能的确定。研究结果表明,与利用野生大肠杆菌作为检测宿主相比,此敏感型砷检测菌株对检测As~(3+)的灵敏度有显著提高,最适检测As~(3+)浓度范围为0.013-42.71μmol/L,最低检出下限为5.13 nmol/L。因此,本研究利用基因敲除技术对大肠杆菌进行改造,成功地提高了砷检测微生物传感器的灵敏度,为重金属微生物传感器的优化研究工作提供了有用方案。