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发现一类新淀粉蛋白,为气生菌丝形成所必需
【字体: 大 中 小 】 时间:2003年07月10日 来源:
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[生物通讯]两个独立研究小组同时发现了一类新蛋白。这类新蛋白功能类似淀粉纤维,使蓝色链霉菌(Streptomyces coelicolor)得以繁殖生长。淀粉蛋白以在阿尔茨海默氏症中的作用最为知名,这些蛋白在病人的大脑积聚,形成不溶的淀粉斑。这类新蛋白的发现首次揭示了淀粉样蛋白在革兰氏阳性杆菌中的作用。
S. coelicolor是一种土壤细菌,大多数天然衍生抗生素(如四环素和红霉素)以及许多抗肿瘤、抗真菌和免疫抑制药物都是来自S. coelicolor及同属的其它细菌。不同于大多数其它原核生物,S. coelicolor的生命周期十分复杂,根据环境条件可产生两种不同的细胞类型:在潮湿土壤中生长的基内菌丝和在空气中生长、形成繁殖孢子的气生菌丝。
在发表在7月15日期《基因与发育》杂志的研究中,由英国John Innes中心和美国斯坦福大学的Marie Elliot博士、Mark Buttner 博士领导的研究小组以及由荷兰乌得勒支大学和Groningen大学的Dennis Claessen博士、Lubbert Dijkhuizen博士和Han Wösten博士领导的研究小组同时报道,他们发现了一个新蛋白家族,该蛋白对S. coelicolor的生长起着必要的调节作用。研究人员将这类新蛋白命名为“卓别林”(chaplin)。
虽然两个研究小组是通过不同的实验方法发现与气生菌丝形成有关的基因的,但得到的结论是相同的。两个研究小组都发现一个早先未识别的疏水性细胞表面蛋白家族,该家族的8名成员(卓别林A-H)是气生菌丝形成所必需的。在独立的实验中,Elliot 等和Claessen等分别证明,缺失特异卓别林基因的链霉菌无法形成气生菌丝,但注入外生卓别林蛋白后,气生菌丝可以恢复生长。
研究人员认为,可能是卓别林蛋白对气生菌丝的包被赋予菌丝疏水性,允许菌丝生长到土壤表面,暴露于空气中,卓别林蛋白“外衣”甚至可能阻止了菌丝重新生长回潮湿土壤内。“气生菌丝的疏水性可能是防止生物体在运输中发霉的理想特性。为找到抗霉化合物的生物替代物质,我们正研究这些在细胞表面高度活跃的蛋白的抗霉特性。”Groningen大学的Dennis Claessen解释说。
Dijkhuizen博士的研究小组进一步研究了卓别林蛋白在土壤/空气界面中的作用,发现卓别林基因E和H也在土壤内的基内菌丝中表达。研究人员继续证明,卓别林蛋白D和H的混合体在土壤/空气界面自己组装成淀粉样纤维,这说明卓别林D和H可能有助于降低水分子表面张力,推动气生结构突破土壤表面,暴露于空气中。
卓别林蛋白家族的识别也具有重要的医药价值。“卓别林蛋白是一种淀粉样结构,因此有可能用作模型系统筛选可防止淀粉纤维形成的分子。”Dennis Claessen 和 Marie Elliot认为。而且,淀粉样纤维在革兰氏阳性杆菌中的功能的发现还展示了淀粉功能在所有生物基因组中的多样性。(生物通编译)