甲烷單加氧酶的Cu離子調(diào)節(jié)表達
化學先生 / 2019-07-29
在細胞中，依據(jù)生長環(huán)境中可利用的CuP+濃度不同，甲燒單加氧酶有兩種不同表達形式。Cu2+濃度較高時，顆粒性甲烷單加氧酶得到表達。
Cu2+法度較低時，溶解性甲烷單加氧酶得到表達。在細胞內(nèi)，Cu2+ 能夠直接抑制sMMO的活性，在細胞外，Cu2+則只能通過還原酶來影響MMO的活性。限據(jù)Northern blotting試驗和PCR引物延伸法分析證明，sMMO和pMMO的不同表達發(fā)生在DNA到mRNA的轉(zhuǎn)錄過程中，只有在低Cu2+或無Cu2+時，sMMO的mRNA才能夠被轉(zhuǎn)錄。
在CuP+濃度高到一定程度時，sMMO 的mRNA轉(zhuǎn)錄被阻止。利用甲烷氧化菌的基因工程菌進行機理研究顯示。添加Cu2+ 15min后，沒有發(fā)現(xiàn)sMMO的mRNA存在，證明sMMO轉(zhuǎn)錄被抑制。Nothern blotting試驗和引物擴展實驗證明，sMMO的6個閱讀框被整合在一個操縱子上，檢測到3個轉(zhuǎn)錄物。其中之一(約5. 5kb)編碼著全部sMMO基因，它的啟動子顯示，與E. coli-35、E. coli-10序列有較弱的同一性，位于MMOX的上游部位。
Mtrichosporium OB3b的Nothern blotting試驗和引物擴展實驗表明，在培養(yǎng)液中添加50pmol/L的CuP+，10min 之后進行觀察，sMMO的mRNA基因被關閉。采用E. coli的RNA聚合酶進行識別實驗證明，這一現(xiàn)象似乎也與含有δ54啟動子有關。
在甲烷氧化菌中有許多因素控制著sMMO和pMMO的表達，但真正的機理尚不清楚。根據(jù)Murr的推測，其機理可能是CuP+結合到一個調(diào)節(jié)蛋白上，使調(diào)節(jié)蛋白構型改變。在高Cu2+濃度環(huán)境中，CuP+ 可以與pMMO負調(diào)控蛋白R結合，這樣pMMO基因的轉(zhuǎn)錄被激活，sMMO基因的轉(zhuǎn)錄被抑制;在低Cu2+濃度環(huán)境中，只有正調(diào)控蛋白A才能夠獲得結合到操縱子上啟動子區(qū)域的能力，發(fā)揮著正調(diào)控的作用，pMMO基因的轉(zhuǎn)錄不能被激話，如圖2-3所示。
第二個機制是MMOX上游存在δ54啟動子，因為δ54啟動子依拿蛋白的催化作用，可以與mRNA形成競爭復合體，有利于sMMO的mRNA基因激活。pMMO基因的激活，可能是要依靠一個結合Cu2+的活性蛋白，對pMMO的mRNA基因轉(zhuǎn)錄起負調(diào)控作用。
2003 年，Robert Csaki 和Murrell及其合作者發(fā)表了Bath菌的基因序列分析和突變研究結果，發(fā)現(xiàn)在sMMO的下游區(qū)有四個開放閱讀框: mmoG, mmoQ, mmoS 和mmoR. mmoG與該菌陪伴基因groEL的一個亞基有顯著同一性，mmoQ 和mmoS則顯示了與兩個傳感調(diào)節(jié)基因的同一性，在mmoS之后是一個依靠8M的轉(zhuǎn)錄激活因子mmoR.對mmoG和mmoR的突變實驗表明，這兩個組分對sMMO表達是至關重要的。因此，他們推測存在這樣的調(diào)節(jié)機理，mmoG可能與蛋白質(zhì)的后期組裝有關，sMMO的表達起始于含δ70和δN的啟動子識別位點，mmoR可能是通過δN激活sMMO基因的轉(zhuǎn)錄。
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