【摘 要】
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拓扑异构酶Ⅲ是一种IA型的拓扑异构酶,广泛存在于极端嗜热古菌之中。为了研究该酶在硫化叶菌细胞内的生理功能,我们敲除了拓扑异构酶Ⅲ的编码基因topA。突变株能够存活,但在
【出 处】
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中国科学院研究生院 中国科学院大学
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拓扑异构酶Ⅲ是一种IA型的拓扑异构酶,广泛存在于极端嗜热古菌之中。为了研究该酶在硫化叶菌细胞内的生理功能,我们敲除了拓扑异构酶Ⅲ的编码基因topA。突变株能够存活,但在丰富培养基中生长速度明显慢于野生型菌株,在75℃培养时的生长速度仅为后者的约70％。我们还分别在65和85℃测定了突变株和野生株的生长曲线,发现硫化叶菌topA缺失突变株的生长速度与温度的关系与野生型菌株相似,提示拓扑异构酶Ⅲ与硫化叶菌的高温环境适应性无直接关系。紫外线照射敏感实验表明,突变株具有不低于野生株的紫外辐射耐受性,推测拓扑异构酶Ⅲ直接参与紫外照射所致DNA损伤修复的可能性较小。
基因芯片分析显示,topA的缺失没有引起DNA复制、修复、重组、染色体分配及细胞分裂等相关蛋白编码基因在转录水平上的广泛改变。在转录水平发生改变的基因中,Sul7d家族的7 kDa DNA结合蛋白的编码基因在topA突变株中转录上调,提示topA的缺失可能导致DNA负超螺旋增加,从而需要更多的Sul7d来固定。此外,多个参与能量代谢和合成代谢的蛋白的编码基因的表达水平在野生型和突变体菌株中有差异;在基础培养基中培养时差异表达基因的数目多于在丰富培养基中培养时,推测topA的缺失影响了DNA的超螺旋水平,进而改变了敏感启动子的活性。蛋白组学比较分析显示,参与DNA氧应激损伤修复的饥饿细胞DNA结合蛋白(DPS)在突变株中的表达量增加了4倍,提示topA缺失突变株中的DNA受到了损伤。突变株中的RNA聚合酶A哑基和B亚基均出现上调表达,提示拓扑异构酶Ⅲ可能在转录过程中发挥作用。
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