肺炎链球菌中锰转运蛋白PsaA锰离子结合特性的研究

锰是肺炎链球菌等病原菌存活和对宿主感染的必要元素，细菌依靠锰摄取蛋白、输出蛋白及调节机制来维持锰的浓度处于稳态以维持细菌的毒力。.本课题以肺炎链球菌中锰摄取关键脂蛋白-PsaA为研究对象，通过分子生物学方法构建表达突变体蛋白；利用生物物理、生物化学的的手段对野生型及突变体PsaA的锰离子结合特性（热稳定性、氧化还原特性和结构特性等）和释放的动力学进行系统表征；进而通过分析二维核磁共振谱结合突变体蛋白的晶体结构，确定关键氨基酸残基在锰结合中的作用，明确PsaA结构和功能的关系，从而揭示PsaA介导的肺炎链球菌中的锰转运机制。该课题将为今后研究细菌中锰代谢提供重要的理论基础和可借鉴的实验手段，对开发以细菌锰转运系统为靶向的抗菌药物提供重要线索。

锰离子和锌离子是肺炎链球菌中一些关键蛋白和代谢酶的辅酶因子，调节和催化其活性。脂蛋白PsaA被发现介导该细菌的锌锰转运。本课题利用各种光谱法和生物化学的方法系统地研究了PsaA金属结合位点的四个关键氨基酸残基在金属配位中的贡献。我们发现四个残基在对蛋白结构稳定性及金属结合方面作用是不均等的，其中His139的贡献最大。由于不同的金属配位偏好，PsaA-Mn2+的复合物比PsaA-Zn2+的热稳定性低。动力学的研究表明PsaA-Mn2+ 是一个快速的一级反应，而 PsaA-Zn2+的结合是个慢速的二级反应，这些结果表明在体内PsaA更倾向于首先结合锰离子并转运给下游的膜蛋白。我们的研究为进一步深入研究肺炎链球菌的金属转运和毒力机制提供了重要的理论基础。