耻垢分枝杆菌中一个响应L-阿拉伯糖的新型转录因子及其调控功能研究

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阿拉伯糖(L-arabinose)是植物中含量仅次于木糖的戊醛糖,同时也是各种微生物细胞壁的重要组成成分,广泛影响细菌的多种生理过程。分枝杆菌是一类重要的G+细菌,其细胞壁代谢酶类是新药研发的潜在靶标。L-阿拉伯糖作为分枝杆菌细胞壁的重要组分,参与了阿拉伯半乳聚糖(AG)及脂阿拉伯糖甘露糖(LAM)等糖类化合物的合成,对于细胞壁的渗透性、耐药性及特异性等有重要影响。然而目前对于分枝杆菌中L-阿拉伯糖运输、代谢及其驱动的相关基因调控研究才刚刚起步。本研究在耻垢分枝杆菌中发现了一个新转录因子AraR能直接感应L-阿拉伯糖并调控阿拉伯糖操纵子的表达,影响耻垢分枝杆菌的抗生素敏感性,主要结果如下:(1)利用凝胶阻滞实验(EMSA)、细菌单杂交(B1H)以及染色质免疫沉淀实验(Ch IP)证明了AraR在体内体外都能特异性结合它所在的阿拉伯糖操纵子启动子Ms1712p;(2)EMSA实验及DNA足迹实验鉴定出AraR在Ms1712p上有两个15 bp的保护区域,且这两个motif具有高度相似性;(3)β-半乳糖苷酶活性实验及实时荧光定量PCR(q RT-PCR)证明了AraR作为一个转录抑制子抑制下游靶基因的表达;L-阿拉伯糖能特异性抑制AraR的DNA结合活性,进而解除AraR对下游靶基因的阻遏;(4)相关菌株生长曲线测定实验结果表明,araR敲除菌株对异烟肼(INH)表现为抗性,araR超表达菌株对INH表现为敏感。此外,野生型菌株中添加10 m M L-阿拉伯糖后对INH抗性增强,而araR敲除菌株没有明显变化。本研究在分枝杆菌中首次鉴定了一个能直接响应L-阿拉伯糖的转录因子AraR,并进一步解析了其对下游靶基因的调控功能及对细菌抗生素抗性的影响。这些工作为后续进一步深入研究分枝杆菌的细胞壁代谢及其驱动的基因调控提供了重要线索。
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