S2P蛋白酶在集胞藻PCC6803胁迫响应中的功能

S2P蛋白酶在集胞藻PCC6803胁迫响应中的功能

集胞藻作为地球上最古老的能进行光合自养的原核生物，在长期遗传和进化过程中，对外界环境产生了广泛的适应性，因此近年来成为研究胁迫响应的模式生物。过去的研究表明，集胞藻响应变化的环境条件是通过上调或下调一系列功能基因的表达来实现的，但这些功能基因是如何被激活而引发调控的，至今还有很多谜团。

因此鉴定转录调控元件和响应胁迫的信号转导通路是揭示胁迫响应机制的关键。之前的研究表明，二位蛋白酶(site-2-protease, S2P)介导的受控的膜内蛋白水解机制被认为是细菌逆境胁迫响应的重要信号转导途径。

集胞藻PCC6803中有四个S2P同源蛋白：Slr0643,Sll0862，Sll0528，Slr1821，但其功能未知。为了揭示S2P蛋白酶在集胞藻PCC6803胁迫响应中的功能，本文开展了如下研究：1.通过基因组重测序，总结了集胞藻PCC6803野生型和△slr0643突变体与参考序列相同和差异的突变位点，分析了突变与表型之间的联系，探讨了不同种集胞藻的进化关系，证实了△slr0643突变体敲除成功。

2.通过表型分析，发现在光合自养条件下△slr0643突变体可以正常生长，但在2.5mM葡萄糖混合营养胁迫时突变体生长停滞。进一步详尽的生理学分析发现，△slr0643突变体的各项生理生化指标与野生型相比均有明显差异。

以上结果提示slr0643在葡萄糖混养胁迫下具有重要功能。3.利用转录组测序分析野生型和△slr0643突变体在光合自养和2.5mM葡萄糖混养胁迫下表达谱的变化，发现50%胁迫诱导的基因和67.9%胁迫抑制的基因是依赖于slr0643，这说明slr0643基因对于调节葡萄糖混养胁迫下基因的表达十分重要。

另外，△slr0643突变体中光合作用和呼吸作用下调，细胞分裂减少，胞内毒性增加可能是导致突变体在葡萄糖混养下生长停滞的主要原因。4.为了进一步分析S2P在逆境胁迫响应中的功能，系统地考察了集胞藻PCC6803中4个S2P和细胞质外功能σ因子(Extracytoplasmic Function sigma factor，ECF σ因子)在各种胁迫条件下随时间推进的表达谱变化。

发现sll0528在多种胁迫条件下被显著诱导，而slr1821响应冷和渗透胁迫，并且与sll0528之间可能存在补偿性表达来适应胁迫下的响应。此外，ECF σ因子中sigI明显响应冷胁迫。