西瓜食酸菌抗铜基因 cueR 的生物信息学分析及功能验证

背景CueR被证实在模式细菌大肠杆菌的Cue抗铜系统中参与转录调控，西瓜食酸菌(Acidovorax citrulli)中是否有类似的机制尚不清楚。 目的鉴定西瓜食酸菌中的cueR基因、分析其编码蛋白的特点与功能，可以为进一步探究类Cue系统在西瓜食酸菌铜稳态中的作用机制奠定基础。 方法以大肠杆菌等4个模式细菌中已经鉴定的CueR为参照，运用生物信息学手段对西瓜食酸菌的CueR (AcCueR)与大肠杆菌的EcCueR、铜绿假单胞菌的PaCueR、沙门氏菌的SeCueR、霍乱弧菌的VcCueR蛋白进行结构、性质、亚细胞定位、互作因子等特征分析；利用同源重组插入突变技术构建西瓜食酸菌FC440菌株cueR基因的突变体，并制备突变体基因功能互补菌株，比较分析各菌株抗铜性表型。 结果西瓜食酸菌和铜绿假单胞菌的CueR序列相似性最高；5个细菌的CueR蛋白均属于HTH-MerR-SF超家族，三级结构主要由α-螺旋和无规则卷曲构成；5种蛋白结构相似；AcCueR可以与西瓜食酸菌中P型ATP酶(即CopA)、多铜氧化酶CueO产生互作，且copA启动子中存在一个与CueR结合的回文结构。在含Cu2+培养基上，突变菌株FC440(∆cueR)生长能力明显减弱，基因功能互补菌株FC440(∆cueR-cueR)的生长能力则完全恢复。 结论西瓜食酸菌中的cueR基因与菌的抗铜性相关，其AcCueR蛋白与大肠杆菌等菌中的CueR具有相似的结构与功能，在西瓜食酸菌中可能存在类似于大肠杆菌的Cue抗铜系统。