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毒素-抗毒素系统（toxin-antitoxin system，TAS)由两个共同表达的基因组成，其中一个编码不稳定的毒素蛋白，另外一个编码稳定的毒素蛋白。TA系统通过共同表达的基因产物的相互作用参与介导胁迫环境下的细胞生长抑制或者死亡的生理活动。毒素-抗毒素系统广泛存在于原核生物中，通过生物信息学分析，在已测序的原核生物中发现了671个可能的毒素-抗毒素位点，隶属于7个经典的毒素-抗毒素基因家族，分别是：ccdAB，relBE，parDE，higBA，mazEF，phd/doc和vapBC/vag。目前研究较多的是relBE和mazEF家族，正常生长条件下，relBE和mazEF连续合成毒素和过量的抗毒素，通过形成异源六聚体抑制毒素蛋白的毒性作用，而当细胞遭遇外界胁迫时，蛋白酶降解抗毒素并释放复合体中的毒素，通过毒素蛋白特异性地切割mRNA来阻断蛋白质的合成，从而引起细菌的生长抑制。 本实验通过构建双启动子表达载体对鱼腥藻PCC7120染色体上一对基因asl2401和all2402进行研究，通过控制单独和同时诱导表达来分析毒素蛋白和抗毒素蛋白对细胞生长的影响，进而确定其蛋白产物的毒素-抗毒素作用。主要包括以下几方面的内容及结论： 1）通过生物信息学分析基因asl2401和all2402的序列，对其编码产物、蛋白性质和高级结构的预测，进而确定他们所属的毒素-抗毒素基因家族是higBA，目前对该家族的TA系统研究较少，毒素作用机理不明确，因此本实验的研究对丰富TA系统有一定的作用。 2）将基因asl2401和all2402分别单独构建克隆载体和表达载体，对其诱导表达，经SDS-PAGE检测后，看到抗毒素基因asl2401很容易构建成功且能够高效诱导表达，而毒素基因all2402的表达载体却很难构建，极少数构建成功后诱导蛋白的表达量不高。将构建成功的表达载体保存一段时间后测序显示无结果，推测毒素基因表达出了毒素蛋白而使细胞死亡，导致实验无法继续下去，因此构建双启动子诱导表达载体，以验证推测是否正确，从而进行下一步实验，确定目的基因在鱼腥藻PCC7120体内生理调控功能。 3）将毒素基因all2402置于PBAD启动子之下，抗毒素基因asl2401置于PLAC启动子构建双启动子诱导表达载体，经诱导表达后，分析蛋白产物对细胞的毒素和抗毒素作用：毒素基因all2402在L-(+)-阿拉伯糖的诱导下产生毒素蛋白，对细胞产生毒素作用；抗毒素基因asl2401在L-(+)-阿拉伯糖和IPTG同时诱导下表达出抗毒素蛋白，与毒素蛋白相互作用后从而解除毒素蛋白的毒性，从而确定目的基因在鱼腥藻PCC7120体内生理调控功能。 4）TA系统作为原核细胞应对营养缺乏时的调控机制，是对细菌代谢调控的重要补充；且目前我国湖泊和水库因为藻类爆发而污染，期待蓝细菌染色体上TA系统的研究也能够为环境中除藻提供思路。