FHA结构域调控蛋白GarA通过改变氨基酸组分调控基因组在UV和氧化胁迫下的稳定性

【摘要】结核分枝杆菌（Mycobacteriumtuberculosis,MTB）引起的结核病严重威胁着人类健康,每年有上百万的人感染结核病,已经成为死亡率仅次于艾滋病的全球第二大传染病。在世界卫生组织WHO已经发布了最新的《2013年全球结核病报告》中指出：2012年新增结核病860万例,其中死亡人数到达了130万。其主要由于多重耐药菌和广泛耐药菌的出现,以及HIV的共感染,使得结核病形势更加严峻。因此,对结核病的致病菌——结核分枝杆菌的深入研究迫在眉睫。在各种环境胁迫下维持基因组的稳定性是生物生存和繁殖的关键。结核菌是人类重大传染疾病结核病的致病菌[1]。在分枝杆菌长期的进化过程中,又会遭遇各种环境压力的选择作用,比如：紫外线照射[2]。结核分枝杆菌为了在巨噬细胞和肉芽肿中存活,必须适应有氧化压力[3]。紫外线会使生物体DNA上两个相连的胸腺嘧啶形成胸腺嘧啶二聚体,使DNA链发生断裂,使复制酶无法工作,从而对生物体造成损伤[4]。氧化压力是生物在有氧环境生存必须面对的一种压力条件,通过影响Ca2+浓度引起DNA的损伤[5]。但是,在这么多不利条件下,结核分枝杆菌的基因组一直保持非常稳定[6],那么维持基因组的稳定性在分枝杆菌适应外界压力环境和侵染宿主细胞的过程中就显得非常重要。有关研究表明：分枝杆菌进化出了一系列的修复和耐受机制来抵抗UV给DNA带来的损伤。分析结核分枝杆菌基因组表明：其基因组含有DNA修复系统,比如：DNA损伤修复、核算切除修复（NER）、基础切除修复（BER）、重组修复、非同源末端连接、SOS修复等[7,8]。为了抵抗巨噬细胞和肉芽肿,结核分枝杆菌也具有抵抗活性氧调节的机制。在革兰氏阴性菌中,OxyR蛋白是抵抗氧化压力重要的组成成分[9].OxyR是活性氧簇感应器,同时也是一个转录因子,包括去毒酶（过氧化氢酶和氢过氧化物酶）和alkyl氢过氧化物酶。虽然这几十年来对结核分枝杆菌的研究不断深入,维持基因组稳定性仍然有很多地方还有待研究。FHA的全称为forkhead-associateddomain,是叉头相关结构域,是许多调控蛋白的磷酸肽识别结构域。包含有FHA结构域的蛋白涉及许多细菌生长代谢的过程,包括细胞形态的调节、三型分泌系统、孢子形成、碳水化合物的储存、转运、信号转导和乙胺丁醇耐受以及致病菌与宿主之间的相互关系。在真核生物中,许多包含有FHA结构域的蛋白分布在细胞核,参与细胞周期检验点的形成和维持,DNA修复和转录调控。本文研究的GarA蛋白（MSMEG3647）是典型的含有磷酸化识别FHA结构域的调控蛋白。有研究表明,未磷酸化GarA蛋白能与α-酮戊二酸脱羧酶（KGD）、依赖NAD的谷氨酸脱氢酶（GDH）、谷氨酸合酶的活性（GS）相结合并对其的活性产生影响[10]。在结核分枝杆菌中,GarA蛋白作为一个典型的FHA结构域调控蛋白怎么可能只参与代谢功能的调控昵?本文利用Himarl转座子插入突变库,成功筛选了本文筛选到了一株GarA（MSMEG3647）蛋白突变的耻垢分枝杆菌M.smegmatisAGarA,其菌落形态与M.smegmatismc2155相比明显变得光滑,单菌落形态减小、疏水性系数明显增高,生物膜形态也发生变化。这表明：GarA（MSMEG3647）蛋白突变会引起细胞壁脂质成分的变化。我们的实验还证明了GarA（MSMEG3647）蛋白突变的耻垢分枝杆菌M.smegmatisAGarA对紫外线照射耐受及对H202敏感,其可能是与基因组稳定性相关。我们还发现了菌体内游离氨基酸代谢及组分也发生了改变。本研究发现了一种UV和氧化压力应激的新型分子机制：GarA蛋白缺失会引起菌体内氨基酸组分含量变化,从而导致菌体对紫外线及氧化压力的耐受情况发生变化。
【作者】洪伟玲；
【导师】谢建平；
【作者基本信息】西南大学，微生物学，2014，硕士
【关键词】FHA结构域；基因组稳定性；氨基酸组分；

【参考文献】
[1]朱宁宁.基于视线追踪的智能助行装备界面交互设计研究[D].浙江大学,设计艺术学,2013,硕士.
[2]蔡欣妍.新生儿甲状腺功能的临床研究[D].中南大学,临床医学,2014,博士.
[3]刘旭东.宋代邵州行政区划沿革研究[D].华中师范大学,历史地理学,2013,硕士.
[4]王瑶.宝钢热轧2050精整薄板线机组改造[D].华东理工大学,控制工程,2014,硕士.
[5]陈亚男.编组站固定设施能力协调及评价研究[D].北京交通大学,交通运输规划与管理,2013,硕士.
[6]俞前.中国国际航空西南公司网络营销方案研究[D].四川大学,2003.
[7]孟颖.关于蔡万植『太平天下』中体现的情况性反语的研究[D].黑龙江大学,亚非语言文学,2013,硕士.
[8]张艳春.论曹禺话剧《家》的经典性[D].河北师范大学,中国现当代文学,2012,硕士.
[9]董斌.基于电容式传感器的烟支空头检测系统设计[D].西安电子科技大学,信号与信息处理,2011,硕士.
[10]姚瑶.公立初中教师绩效管理研究[D].青岛大学,教育经济与管理,2013,硕士.
[11]吴芬琳.自适应加权KNN文本分类[D].华侨大学,计算机技术（专业学位）,2014,硕士.
[12]项德良.SAR图像相似度评估技术研究[D].国防科学技术大学,摄影测量与遥感,2012,硕士.
[13]李荔芳,刘东,陈清鹤.公共信息模型在配电网建模工具中的应用[J].电力系统自动化,2005,24:55-59.
[14]赵昊宏.逮捕实质条件问题研究[D].河北大学,法律,2013,硕士.
[15]黄遥.基于OCR视频字符识别技术研究与实现[D].北京交通大学,2014.
[16]王成杰.LED道路照明无线组网研究[D].哈尔滨工业大学,集成电路工程,2014,硕士.
[17]应丽景.物流企业开展物流金融服务的模式和风险研究[D].南京财经大学,企业管理,2012,硕士.
[18]杨俊玉.学生工程能力训练项目资源库系统设计[D].北京工业大学,软件工程（专业学位）,2013,硕士.
[19]洪素娥.情境教学在高中文言文教学中的应用研究[D].山东师范大学,学科教学（专业学位）,2013,硕士.
[20]刘晓蓉.聋人汉语学习性质的研究[D].沈阳师范大学,特殊教育学,2013,硕士.
[21]张骏.用户接受网上银行影响因素及管理策略研究[D].中国矿业大学（北京）,管理科学与工程,2014,博士.
[22]颜娇.服务型政府视角下返乡农民工创业状况及对策研究[D].广西民族大学,社会学,2013,硕士.
[23]周颖,杨炳儒.双库协同机制对知识发现主流发展的驱动[J].计算机科学,2003,09:27-30.
[24]蒋杭玲.自媒体视阈下大学生媒介素养教育研究[D].浙江工业大学,2013.
[25]韩雯.皂角苷佐剂对大菱鲆重要免疫基因表达及非特异免疫的影响[D].中国海洋大学,海洋生物学,2014,硕士.
[26]张央军.我国上市公司所得税实际税负影响因素的实证研究[D].杭州电子科技大学,会计学,2013,硕士.
[27]郭佳佳.基于Moodle的网络学习平台的设计与实践研究[D].华侨大学,计算机技术（专业学位）,2013,硕士.
[28]胡文娟.高职高专两种英语教材对比[D].武汉理工大学,外国语言学及应用语言学,2012,硕士.
[29]孙茂成.保加利亚乳杆菌代谢组学样品的前处理研究[D].东北农业大学,食品科学,2013,硕士.
[30]孔珊珊.大学生对英语教材中写作部分的评估[D].吉林大学,外国语言学及应用语言学,2013,硕士.
[31]吴伟谊.电磁技术在茶叶杀青工艺中应用研究[D].宁波大学,农业推广（专业学位）,2014,硕士.
[32]杨维.非物质文化遗产生产性保护诸问题研究[D].中国艺术研究院,艺术学,2014,硕士.
[33]彭欢.4-6岁幼儿情绪表达及其与同伴接纳的关系研究[D].西南大学,学前教育学,2014,硕士.
[34]刘鸣锋.论公共政策的缺陷对阶级断层的影响[D].中国社会科学院研究生院,公共政策（专业学位）,2014,硕士.
[35]逯瑶.掺杂SnO_2材料光电性能改性的研究[D].济南大学,物理学,2012,硕士.
[36]毕宏伟.中高级阶段英语背景留学生语篇衔接偏误问题探讨[D].东北师范大学,对外汉语,2012,硕士.
[37]庄萱怡.基于形状上下文和SURF兴趣点的行为识别[D].哈尔滨工业大学,计算机科学与技术,2013,硕士.
[38]张歆.基于博弈论的中小型家族企业职业经理人管理机制设计研究[D].长安大学,结构工程,2014,硕士.
[39]叶居新,何池全,陈少风.石菖蒲的克藻效应[J].植物生态学报,1999,04:92-97.
[40]任旭东.网络控制系统可并行化方法及其调度管理[D].浙江大学,控制理论与控制工程,2004,硕士.
[41]薛蓉.中国英语在翻译作品中的交际有效性研究[D].宁夏大学,英语语言文学,2014,硕士.
[42]周浩.基于Cortex-A8的拉力试验机控制器原理样机设计与实现[D].华中科技大学,模式识别与智能系统,2013,硕士.
[43]张鹏.基于角色网络理论的公文流转系统研究[D].大连理工大学,管理科学与工程,2004,硕士.
[44]刘婧蓓.块体金属玻璃热压印中结构深宽比和晶化程度控制模型[D].哈尔滨工业大学,仪器仪表工程,2013,硕士.
[45]刘建宇.西藏改则县北热那错地区下—中侏罗统构造变形特征研究[D].中国地质大学（北京）,构造地质学,2014,硕士.
[46]邱永春.灰葡萄孢菌肌糖磷脂酰神经酰胺合成酶基因内含子的结构与调控功能研究[D].新疆大学,生物化学与分子生物学,2013,硕士.
[47]钱卫宁.对等计算系统中的数据管理[D].复旦大学,2004.
[48]杨年娣.缺氧缺血新生大鼠脑HO-1的表达变化及其与脑细胞凋亡的关系[D].第四军医大学,儿科学,2004,硕士.
[49]刘乐,刘娆,李卫东.自动发电控制中频率偏差系数确定方法的探讨[J].电力系统自动化,2006,06:42-47.
[50]刘恋.中国现代文学理论建构三十年[D].扬州大学,文艺学,2014,博士.