大腸桿菌gspS基因表現之調控

Regulation of gspS gene expression in Escherichia coli

陳宣合(Hsuan-He Chen)

指導教授 ： 吳蕙芬

國立臺灣大學/生物資源暨農學院/農業化學研究所/碩士(2009年)

https://doi.org/10.6342/NTU.2009.00193

摘要

Glutathionylspermidine synthetase (GspS) 是一種具有雙重功能的酵素，具有合成酶 (synthetase) 活性，可催化glutathione與spermidine間醯胺鍵的形成，產生glutathionylspermidine (Gsp)，也有醯胺酶 (amidase) 活性，可使Gsp的醯胺鍵水解成glutathione及spermidine。由於Gsp為原生動物病原蟲與大腸桿菌等生物中所特有，與其相關之酵素遂成為研究對抗此類病原蟲藥物的目標。目前GspS的蛋白質之結晶結構已被解出，對蛋白質活性區域以及反應機制有更進一步的認識，但是GspS在大腸桿菌中扮演何種角色、gspS基因表現受到哪些因子調控，皆尚未清楚。
為了瞭解gspS的調控方式，首先以5’RACE (Rapid-Amplification of cDNA Ends) 確認轉錄起始點 (transcription start site)，並進一步分析gspS上游的promoter區域及cis-binding site位置，包含預測之BaeR binding site。利用不同長度及BaeR binding site突變之gspS-lacZ operon fusion進行β-galactosidase 活性分析，發現在大腸桿菌中BaeR大量表現可誘導gspS表現量上升，顯示BaeR為一可能之轉錄因子，而且即使BaeR大量表現，預測之BaeR binding site突變仍然無法使gspS表現量增加，推測BaeR跟gspS上游的cis-binding site應為直接結合造成gspS表現量上升。
利用不同濃度H2O2對gspS−及一系列對抗氧化壓力 (oxidative stress) 相關突變株 (trxA−、trxB−、grxA−、grxB−) 的影響，發現gspS−grxA−與gspS−grxB−之雙重突變株對H2O2造成之氧化壓力耐受程度較wild type和gspS−、grxA−、grxB−單一突變株低，推測GspS和 GrxA、GrxB在功能上可能可以互相替代。

關鍵字

GspS ； Gsp ； BaeR ； 氧化壓力 ； GrxA ； GrxB

並列摘要

無資料

並列關鍵字

GspS ； Gsp ； BaeR ； Oxidative stress ； GrxA ； GrxB

參考文獻

Ariyanayagam, M. R., and Fairlamb, A. H., (2001) Ovothiol and trypanothione as antioxidants in trypanosomatids. Mol Biochem Parasitol 115: 189-198.

Baba, T., Ara, T., Hasegawa, M., Takai, Y., Okumura, Y., Baba, M., Datsenko, K. A., Tomita, M., Wanner, B. L., and Mori, H., (2006) Construction of Escherichia coli K-12 in-frame, single-gene knockout mutants: the Keio collection. Mol Syst Biol 2: 2006.0008.

Baranova, N., and Nikaido, H., (2002) The BaeSR two-component regulatory system activates transcription of the yegMNOB (mdtABCD) transporter gene cluster in Escherichia coli and increases its resistance to novobiocin and deoxycholate. J Bacteriol 184: 4168-4176.

Bollinger, J. M., Jr., Kwon, D. S., Huisman, G. W., Kolter, R., and Walsh, C. T., (1995) Glutathionylspermidine metabolism in Escherichia coli. Purification, cloning, overproduction, and characterization of a bifunctional glutathionylspermidine synthetase/amidase. J Biol Chem 270: 14031-14041.

Comini, M., Menge, U., and Flohe, L., (2003) Biosynthesis of trypanothione in Trypanosoma brucei brucei. Biol Chem 384: 653-656.