具核梭杆菌CarRS双组分系统组氨酸激酶CarS的表达、纯化及生化活性测定

具核梭杆菌(Fusobacterium nucleatum)是一种条件致病菌,能够在结直肠癌组织中富集,影响结直肠癌发生发展的多个阶段。双组分系统在病原菌耐药性、致病性相关基因的调控和表达中起重要作用。本文以具核梭杆菌CarRS双组分系统为研究对象,重点对其组氨酸激酶蛋白CarS进行重组表达和性质研究。利用在线软件SMART、CCTOP和AlphaFold2对CarS二级结构和三级结构进行预测,其结果表明CarS蛋白具有2个跨膜螺旋区,包含9个α螺旋和12个β折叠结构;由两个结构域构成,一是位于N末端的跨膜域(氨基酸1–170),另一个是位于C末端的胞内域,胞内域由信号接收域(histidine kinases,adenylyl cyclases,methyl-accepting proteins,prokaryotic signaling proteins,HAMP)、磷酸受体结构域(histidine kinase domain,HisKA)和组氨酸激酶催化结构域(histidine kinase-like ATPase catalytic domain,HATPase_c)组成。由于全长的CarS蛋白未能在宿主细胞中表达,因此根据其二级、三级结构特点,构建了CarS胞内蛋白的融合表达载体pET-28a(+)-MBP-TEV-CarScyto,并在大肠杆菌(Escherichia coli)BL21-CodonPlus(DE3)-RIL中进行过表达。经亲和层析、离子交换层析和凝胶过滤层析,最终获得纯度较高的CarScyto-MBP蛋白,终浓度达20 mg/mL。活性实验结果表明,CarScyto-MBP具有蛋白激酶和磷酸转移酶双活性,麦芽糖结合蛋白(maltose binding protein,MBP)标签对CarScyto蛋白的生物活性无影响。上述结果为深入解析CarRS双组分系统在具核梭杆菌中的生物学功能提供了一定的理论基础。

Expression, purification, and characterization of the histidine kinase CarS from Fusobacterium nucleatum