原核生物细胞通常利用依赖ATP的蛋白酶Lon和Clp来控制细胞中蛋白质的质量,降解合成错误的、变性的和不稳定的蛋白；或调控蛋白质活性。蛋白酶识别并与底物结合后,水解ATP使底物变性,变性的底物被转移到蛋白酶的催化中心,肽键被水解。细菌染色体上的毒素.抗毒素系统(Toxin-antioxm system,TAsystem)作为胁迫反应模块,由抗毒素和毒素蛋白基因构成,并位于同一操纵元中,分别编码抗毒素和毒素蛋白,抗毒素与毒素形成复合体抑制毒素的细胞毒性。抗毒素可被依赖ATP的蛋白酶Lon或Clp降解,是不稳定的蛋白。因此,在正常条件下TA系统中的抗毒素蛋白必须持续合成,中和细胞中的长寿的毒素蛋白。当遭遇环境胁迫时蛋白质合成受到抑制或降解抗毒素的蛋白酶被激活时,细胞中毒素和抗毒素之间的平衡被破坏,游离的毒素导致细胞死亡或生长抑制。　　 集胞藻PCC6803染色体上存在多种ClpP蛋白酶的同源基因以及一个Lon蛋白酶基因,其中,sll0534基因编码产物的序列与大肠杆菌中唯一的Clp蛋白酶的催化亚基ClpP相似,并将基因分别命名为clpP2s;sll0535位于clpP2s的上游,编码产物与大肠杆菌Clp蛋白酶的调控亚基ClpX相似,并将该基因命名为clpXs。sll0195预测为lon基因,并将其命名为lons。但这些基因的编码产物的功能及作用对象尚不清楚。已证明集胞藻PCC6803染色体上的ssll004-sll0525基因对构成一个TA系统。本文重点对集胞藻PCC6803染色体上的两个蛋白酶基因lons、clpP2s／Xs编码产物在Ssll004-Sll0525TA.系统的活性调控中的作用进行了研究,主要研究内容包括:　　 1)利用基因敲除方法构建了基因lons、clpP2s／Xs缺失突变株DR386、DR400,并以细菌蛋白质合成抑制剂壮观霉素作为诱导剂,分析突变株在胁迫条件下的细胞生长活性,初步确定蛋白酶基因lons、clpP2s／Xs的生理功能。　　 2)利用选择性表达调控系统,以受阿拉伯糖诱导调控的启动子PBAO控制sll004或ssll004-sll0525的表达,以受IPTG诱导调控的启动子PT7分别控制蛋白酶基因lons、clpP2s／Xs的表达。在异源宿主细胞大肠杆菌中选择性诱导蛋白酶基因和抗毒素或抗毒素-毒素基因的表达,通过对宿主细胞的生长特性分析以及western-blot技术检测抗毒素的降解确定依赖ATP的蛋白酶对ssll004-sll0525活性的调控。　　 3)以lacZ为报告基因,分别构建由lons、clpP2s和ssll004-sll0525启动子控制报告基因表达的调控菌株,通过测定不同表达调控菌株中半乳糖苷酶(LacZ)的活性,确定lons、clpP2s和ssll004-sll0525的表达调控作用。　　 根据上述研究,得到如下结论:　　 1)缺失突变株DR386、DR400壮观霉素诱导后细胞生长活性显著下降,提示lons、clpP2s／Xs与环境胁迫因素诱导蛋白质合成抑制所致的细胞死亡或生长抑制有关。　　 2)集胞藻PCC6803染色体上的蛋白酶基因lons和clpP2s／Xs的表达产物不但可以降解游离的抗毒素蛋白Ssll004,而且可以降解复合体蛋白Ssll004-Sll0525中的抗毒素蛋白Ssll004。　　 3)对异源表达调控菌株中LacZ活性测定结果表明,在正常生长条件下lons启动子具有转录活性,但clpP2s启动子无显著的转录活性；抗毒素蛋白Ssll004对启动子Pssll004活性具有显著的抑制作用,但毒素蛋白的存在能减弱这种抑制作用。