大肠杆菌机械敏感性离子通道MscS失活特性分析

作     者：王晓敏 张怡 吕梦丹 王志坚 应瑾瑶 殷乐依 吴宇涛 刘胜兵 敖雷 郑永霞 徐营 潘巍巍 李月舟 WANG Xiaomin;ZHANG Yi;LV Mengdan;WANG Zhijian;YING Jinyao;YIN Leyi;WU Yutao;LIU Shengbing;AO Lei;ZHENG Yongxia;XU Ying;PAN Weiwei;LI Yuezhou

作者机构：嘉兴学院医学院浙江嘉兴314000 浙江大学医学院附属儿童医院浙江杭州310000 

基　　金：科技部重点研发计划(2018YFE0112900) 嘉兴市科技计划(2020AD10018) 嘉兴学院科研启动项目(CD70519018) 嘉兴学院大学生SRT项目(CD8517211489) 国家自然科学基金(31871402) 浙江省基础公益研究计划(LY21H160047,LGD22H160004) 国家大学生创新训练计划(202113291002) 浙江省新苗项目(2021R417028) 

出 版 物：《微生物学报》 (Acta Microbiologica Sinica)

年 卷 期：2022年第62卷第9期

页      码：3529-3541页

摘      要：【目的】细菌机械敏感性离子通道MscS能够在细菌周围环境渗透压急剧降低时,打开并释放胞内内容物,平衡内外渗透压差,使细菌存活。鉴于其广泛分布在各种细菌中,而在哺乳动物中未发现其同源体,MscS被认为是一种新型抗生素靶点。MscS一个独特的开放特征是具有失活特性,即在持续的机械刺激条件下,MscS从开放状态进入一种非离子通透的失活状态,从而避免因通道持续开放引起大量内容物流失导致细菌死亡。该研究的目的是鉴定影响MscS失活的关键氨基酸,为靶向Msc S的药物设计提供思路。【方法】采用分子克隆方法制备Msc S Cyto-helix(P166−I170)半胱氨酸突变体,利用巯基化合物MTSET^(+)结合半胱氨酸从而对其侧链基团进行修饰,并通过低渗刺激实验,检测表达MscS半胱氨酸突变体的大肠杆菌分别在无或有MTSET^(+)处理下,低渗刺激诱发通道开放后的存活率筛选显著影响通道功能的突变体。利用电生理膜片钳方法检测突变体在MTSET^(+)处理前后通道失活特性的变化,结合定点突变手段进一步探讨失活机制。【结果】MTSET^(+)处理导致表达半胱氨酸突变体G168C-MscS的大肠杆菌在低渗刺激后存活率极大降低;G168C-MscS在结合MTSET^(+)后失去失活特性,保持持续开放,是导致细菌胞内内容物大量流失并死亡的重要原因;酪氨酸突变G168Y-MscS、亮氨酸突变G168L-MscS和赖氨酸突变G168K-MscS的失活特性与野生型WT-MscS一致,而天冬氨酸突变G168D、缬氨酸突变G168V和异亮氨酸突变G168I的失活速率显著降低,尤其是G168I-MscS失去失活特性,表明MscS 168位点是影响通道失活的关键位点,并且通道失活特性与该位点氨基酸侧链基团的大小及电荷性质相关。【结论】G168位点甘氨酸是影响MscS通道失活的关键氨基酸。

主 题 词：机械敏感性离子通道 MscS 大肠杆菌 低渗刺激 膜片钳 

学科分类：0710[理学-生物科学类] 1007[医学-药学类] 100705[100705] 07[理学] 071005[071005] 10[医学] 

核心收录：

D　O　I：10.13343/j.cnki.wsxb.20220039

馆 藏 号：203114330...