集胞藻PCC6803中S2P蛋白酶假定底物的体外诱导表达及纯化

秦春燕，陈 谷*

(华南理工大学轻工与食品学院，广东 广州 510640)

蓝细菌是一类分布广泛、行光合作用的原核生物，被认为是植物叶绿体的祖先。它是研究光合生物基因表达调控的模式生物[1]，其胁迫响应机理一直是该领域的研究热点。当胁迫压力超过一定的阈值时，生物体会感知环境变化并将胁迫信号转导到基因转录区域以调控响应基因的表达，通过激活一系列响应基因的转录、合成特定蛋白、生成特定代谢物来应对胁迫。这个过程涉及跨膜信号转导[2]。蓝细菌基因组中包含9个σ因子[3]，不同的σ因子的替换被认为是应对环境或细胞内变化改变基因表达模式的关键。其中SigG、SigH、SigI的功能未知，但被推断为胞外功能σ因子(ECF σ)[3]。细菌中的研究发现大部分负责响应胞外刺激和胁迫压力的ECF σ因子，其活力受到相对应并共转录的跨膜anti-σ因子结合抑制，在外界压力胁迫条件下，金属蛋白酶S2P(Site-2-Protease)在膜切割anti-σ因子跨膜区域解除对σ因子的抑制，启动一系列σ因子识别基因的转录[4-5]。

集胞藻PCC6803中有4个S2P同源蛋白：Sll0862、Slr0643、Sll0528、Slr1821[6]，但其功能扑朔迷离。在此前的研究中发现，弱酸胁迫响应条件下(pH6.5)，slr0643缺失突变体Δslr0643与野生型(wild type，WT)相比生长停滞，提示Slr0643可能参与这一胁迫响应过程[7]，sll0862缺失突变体在氧化和热胁迫响应中出现异常[8]，但其作用机理及底物均未明确。通过系统考察各个物种中S2P作用机理和底物特征，并深入分析集胞藻PCC6803的9个σ因子及anti-σ因子，发现了几对σ因子和anti-σ因子的组合：SigE-ChlH(Slr1055)[9]、SigI(Sll0687)-Sll0688、SigG(Slr1545)-Slr1546及SigH(Slr0856)-Sll0857。这些anti-σ因子是否作为S2P底物被S2P剪切，从而介导胁迫信号级联转导呢？……