鼠伤寒沙门菌乙酰化修饰酶基因pat和cobB转录调控的机理

在鼠伤寒沙门菌（Salmonella enterica，简称沙门氏菌）中已确认，乙酰基转移酶Pat和去乙酰化酶CobB通过对中心代谢酶类的可逆乙酰化修饰，实现对中心代谢的全局调控，调控不同代谢通路的转换。但对于pat和cobB两基因的转录调控却尚未有研究。本项目拟从互作组的角度出发，利用启动子区DNA序列与蛋白芯片杂交，结合Pull down和One-hybrid试验，全面筛选pat和cobB的转录调控因子；拟通过引物延伸确定pat和cobB的转录起始位点，鉴定pat和cobB的启动子区，利用DNase I footprinting技术鉴定顺式调控元件；并通过凝胶阻滞实验验证顺式元件和反式因子的相互作用，揭示pat和cobB的转录调控机制，同时为进一步全面阐明Pat和CobB调控代谢酶类乙酰化修饰的分子机制奠定基础。

乙酰化可以通过感知环境中的能量变化来协调不同代谢酶之间的活性。在本研究中，我们研究发现乙酰基转移酶Pat和去乙酰化酶CobB通过对沙门氏菌谷氨酰胺合成酶GS的K164和K353两个位点进行可逆的乙酰化修饰，从而完成对GS的调控。在体外用乙酰基转移酶Pat进行乙酰化处理，发现可以激活被腺苷酰化失活的GS的比活力将近4倍。另外，在高氨的环境下表达GS时添加NAM（去乙酰化酶抑制剂）或者在沙门氏菌的去乙酰化酶CobB敲除突变株中表达均可提高GS的比活力。然而，乙酰化却对没有被腺苷酰化修饰失活的GS或模拟非腺苷酰化的GS点突变蛋白没有激活作用。GS的乙酰化修饰受到培养基中的葡萄糖等碳源的调控，而不是培养基中的氮源氨或者硝酸盐。高糖的培养条件可以激活被腺苷酰化失活的GS。在生长表型试验中，pat/gdhA双敲除突变株在高氨和高糖的基本培养基中的生长受到严重的抑制，但在高糖低氨的基本培养基中，这种抑制作用可以被缓解。综上所述，我们发现乙酰化除了作为能量代谢的协调者的角色外，还可以协调氮同化和碳代谢，使沙门氏菌可以迅速地响应环境中营养物质的变化，适应多变的外部环境。