外膜是革兰氏阴性菌重要的细胞结构,大肠杆菌最重要的用于稳定外膜结构的蛋白是布劳恩脂蛋白（Braun’s Lipoprotein,即Lpp）。Lpp是大肠杆菌中唯一一种能够通过共价结合的方式锚定在细胞壁肽聚糖层上的外膜脂蛋白。除Lpp外,通过非共价键方式结合在肽聚糖层上的外膜蛋白Pal（Peptidoglycan associated lipoprotein,肽聚糖结合脂蛋白）和OmpA（Outermembrane protein A,外膜蛋白A）也发挥了维持外膜结构稳定的功能。Lpp蛋白的数量水平必须维持在一个较为稳定的范围内,以使大肠杆菌获得最佳的生长状态,因此大肠杆菌会通过一种sRNA即MicL对细胞内的Lpp数量进行调控。关于对Lpp进一步的深入理解,依赖于对Lpp在细胞壁上的分布的认识。本课题组前期研究中,探索出了使用原子力显微镜技术对细胞壁上的Lpp的高分辨率直接观察的方法,为研究Lpp在细胞壁上的分布规律奠定了坚实的基础。本论文在实验室已有工作的基础上,进一步对大肠杆菌生长、分裂、调控过程中Lpp在细胞壁上的分布规律开展了研究,具体研究内容如下:1.Lpp在大肠杆菌细胞壁上的分布本部分主要探究Lpp在非分裂状态及分裂状态大肠杆菌细胞壁上的分布规律。研究结果发现Lpp只分布在细胞壁肽聚糖层的外侧面上,内侧面没有Lpp分布。在非分裂状态的大肠杆菌中,Lpp在稳定期大肠杆菌细胞壁上的密度高于指数期的密度。在处于分裂状态的大肠杆菌中,缢缩环带处形成一个缺失Lpp的沟壑状区域。这个沟壑状区域存在于菌体的整个分裂过程中,显示在野生型大肠杆菌中,Lpp并不参与大肠杆菌分裂中的外膜拉拽过程。2.Lpp在菌体分裂过程中的作用及其与Pal的功能关系构建缺失pal的突变株,研究在Δpal突变株中Lpp在细胞壁表面的分布规律。在Δpal突变株中,处于分裂状态的细胞的缢缩环带处的沟壑状结构消失,Lpp密集的分布在包括缢缩环带在内的整个细胞壁。进一步敲除掉lpp之后,ΔpalΔlpp突变株菌体的分裂能力受到抑制,说明Lpp在Δpal突变株的分裂过程是具有贡献的。3.MicL对Lpp在大肠杆菌细胞壁上分布的调控构建缺失MicL的突变株,研究在ΔmicL突变株中Lpp在细胞壁表面的分布规律。研究结果显示,在ΔmicL突变株中细胞壁外侧表面的Lpp数量高于野生型大肠杆菌,内侧面也出现Lpp蛋白。我们发现铜离子也会引起Lpp在肽聚糖层内侧面的异常定位。缺失MicL之后,受铜离子处理之后的大肠杆菌肽聚糖层内侧面的Lpp分布显著增多,解释了缺失MicL（CutC）之后会增加大肠杆菌对铜离子敏感性的原因。4.Lpp基因的分布及在不同类群细菌中的多样性通过生物信息学分析,发现lpp基因主要分布在变形菌门γ变形菌纲的肠杆菌目、弧菌目、气单胞菌目和交替单胞菌目中。选取三株基因组中含有lpp的肠杆菌目的Klebsiella michiganensis和Serratia marcescens、弧菌目的Vibriolentus,以及两株基因组中不含lpp的莫拉氏菌科的Prolinoborus fasciculus和冷单胞菌科的Psychromonas aquatilis进行观察研究。结果发现肠杆菌目的两株细菌细胞壁表面的颗粒结构与大肠杆菌高度一致,但弧菌目的一株细菌的细胞壁表面结构和大肠杆菌则差异较大。不含lpp基因的两株菌的细胞壁表面无任何可辨识的蛋白结构可以观察到。通过以上研究,揭示了 Lpp在大肠杆菌细胞壁肽聚糖层表面的分布规律,并且发现了 Lpp在分裂过程中所起到的作用,并且进一步发现了 MicL对Lpp分布的影响,最后揭示了在其他细菌种类中细胞壁上Lpp的形貌多样性。本论文的工作深化了对Lpp的了解,并为进一步深入研究大肠杆菌生长和分裂机制提供了一定的依据。