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Sci.Rep:中科院微生物所米凯霞课题组发表分枝杆菌蚯蚓血红蛋白功能研究文章

摘要 : 11月26日,自然出版集团旗下综合类刊物《Scientific Reports》在线发表中国科学院微生物研究所米凯霞课题组发表分枝杆菌蚯蚓血红蛋白功能研究进展。

 11月26日,自然出版集团旗下综合类刊物《Scientific Reports》在线发表中国科学院微生物研究所米凯霞课题组发表分枝杆菌蚯蚓血红蛋白功能研究进展。米凯霞组工作人员李晓静和硕士研究生李晶晶为共同第一作者,米凯霞为通讯作者,John Chan为共同作者。

结核病是由结核分枝杆菌引起的人类慢性传染性疾病,是导致人类死亡最多的传染病之一,并且全球约有1/3人口为结核分枝杆菌感染者。蚯蚓血红蛋白(hemerythrin)广泛存在于真核生物和原核生物中,功能主要包括氧的储存,传递和运输。在有研究表明霍乱弧菌中的含有蚯蚓血红蛋白结构域的蛋白VcBhr-DGC 作为一个氧的sensor调控蛋白,调控在还原和厌氧条件下细菌生理环境的转变,这也暗示了细菌中蚯蚓血红蛋白可能有其他未知的调控功能。

耻垢分枝杆菌是研究结核分枝杆菌的模式菌株,其有三个蚯蚓血红蛋白MSMEG_2415, MSMEG_3312 和MSMEG_6212。米凯霞组研究人员首次通过基因敲除,回补,基因过表达技术以及药筛,启动子调控实验,发现了MSMEG_2415在转录水平调控选择性sigma因子SigF的表达来抑制细菌对过氧化氢H2O2的敏感性。相关研究2015年1月发表在杂志Frontiers in microbiology(doi:10.3389/fmicb.2014.00800)。

接着通过一系列蚯蚓血红蛋白基因单敲,双敲以及三敲菌株以及相应的基因过表达菌株,和Albert Einstein College of Medicine 的 John Chan合作, 通过药筛和转录水平验证发现,MSMEG_3312和 MSMEG_6212 通过在转录水平影响转录因子MtrA的表达来抑制细菌对大环内酯类抗生素红霉素的敏感性,这两个蚯蚓血红蛋白不影响耻垢分枝杆菌对H2O2的敏感性。而MSMEG_2415只影响过氧化氢H2O2的敏感性,而与红霉素敏感性无关(图1)。通过系统发育进化树分析表明,这三种蛋白质有不同的进化起源,可能解释他们的不同的生理功能。这是首次研究和报道同一细菌体内多个蚯蚓血红蛋白的功能,并从进化上提供了理论依据。

原文链接:

Differential roles of the hemerythrin-like proteins of Mycobacterium smegmatis in hydrogen peroxide and erythromycin susceptibility

原文摘要:

Hemerythrin-like proteins are oxygen-carrying non-heme di-iron binding proteins and their functions have effect on oxidation-reduction regulation and antibiotic resistance. Recent studies using bioinformatic analyses suggest that multiple hemerythrin-like protein coding sequences might have been acquired by lateral gene transfer and the number of hemerythrin-like proteins varies amongst different species. Mycobacterium smegmatis contains three hemerythrin-like proteins, MSMEG_3312, MSMEG_2415 and MSMEG_6212. In this study, we have systematically analyzed all three hemerythrin-like proteins in M. smegmatis and our results identified and characterized two functional classes: MSMEG_2415 plays an important role in H2O2 susceptibility, and MSMEG_3312 and MSMEG_6212 are associated with erythromycin susceptibility. Phylogenetic analysis indicated that these three proteins have different evolutionary origins, possibly explaining their different physiological functions. Here, combined with biological and phylogenetic analyses, our results provide new insights into the evolutionary divergence of the hemerythrin-like proteins in M. smegmatis.

来源: Scientific Reports 浏览次数:0

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