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细胞色素bd氧化还原酶是一类常见于原核生物特别是一些病原菌中的呼吸链末端氧化酶。由于对氧气具有极高的亲和性,它往往成为细菌在微氧条件下生存繁殖所必需的酶类。该酶能够帮助细菌克服一定浓度范围内一氧化氮(NO)对细胞生长的抑制,从而帮助某些病菌逃避宿主的免疫制裁。Shewanella oneidensis MR-1是一种发现于水体环境中的革兰氏阴性兼性厌氧菌,能够利用多种无机和有机物作为电子受体,在微生物电池和环境修复方面具有应用前景。亚硝酸是环境中常见的无机物,一方面可作为电子受体被细菌所利用,另一方面却能抑制细胞的生长。细胞色素bd氧化还原酶作为MR-1在微氧条件下使用的主要酶,可以使MR-1细胞耐受较高浓度的亚硝酸。MR-1中细胞色素bd氧化还原酶的编码基因cydAB后存在一个小基因so3284 (cydX),该基因的缺失导致细胞失去对亚硝酸的耐受能力。异位回补该基因及其在E. coli中的同源物都能使细胞恢复对亚硝酸的抗性。我们因此假设CydX是细胞色素bd氧化还原酶的另一个亚基。RT-PCR结果表明该基因与cydAB处于同一个转录物上。与CydAB一样,CydX是一个镶嵌于细胞内膜上的跨膜蛋白,而我们的实验表明CydX采用了N端在细胞周质而C端在细胞质的跨膜构象。且双分子荧光互补(BiFC)实验表明CydX与CydAB在膜上形成复合体。这些结果印证了我们的假设。我们随后着手探索CydX在细胞色素bd氧化还原酶复合体中所扮演的角色。GFP融合表达实验表明CydX的表达及其定位和整合于细胞膜都不依赖于CydAB;而CydAB复合体在膜上的形成也不依赖于CydX。一系列突变实验表明,CydX N端较为保守的跨膜区及其处于周质区的5肽对于其功能具有重要意义。有趣的是,即便是对最保守氨基酸的单点突变也未能影响细胞对亚硝酸的耐受能力,暗示单点突变不会影响CydX在细胞色素bd氧化还原酶复合体中的功能。由于CydX只存在于部分细菌的细胞色素bd氧化还原酶中,而迄今尚无细胞色素bd氧化还原酶晶体结构的报道,因而本研究对未来研究两类酶复合体结构和功能及两者之间的差异将有重要意义。