甲烷单加氧酶的Cu离子调节表达
化学先生 / 2019-07-29
在细胞中，依据生长环境中可利用的CuP+浓度不同，甲烧单加氧酶有两种不同表达形式。Cu2+浓度较高时，颗粒性甲烷单加氧酶得到表达。
Cu2+法度较低时，溶解性甲烷单加氧酶得到表达。在细胞内，Cu2+ 能够直接抑制sMMO的活性，在细胞外，Cu2+则只能通过还原酶来影响MMO的活性。限据Northern blotting试验和PCR引物延伸法分析证明，sMMO和pMMO的不同表达发生在DNA到mRNA的转录过程中，只有在低Cu2+或无Cu2+时，sMMO的mRNA才能够被转录。
在CuP+浓度高到一定程度时，sMMO 的mRNA转录被阻止。利用甲烷氧化菌的基因工程菌进行机理研究显示。添加Cu2+ 15min后，没有发现sMMO的mRNA存在，证明sMMO转录被抑制。Nothern blotting试验和引物扩展实验证明，sMMO的6个阅读框被整合在一个操纵子上，检测到3个转录物。其中之一(约5. 5kb)编码着全部sMMO基因，它的启动子显示，与E. coli-35、E. coli-10序列有较弱的同一性，位于MMOX的上游部位。
Mtrichosporium OB3b的Nothern blotting试验和引物扩展实验表明，在培养液中添加50pmol/L的CuP+，10min 之后进行观察，sMMO的mRNA基因被关闭。采用E. coli的RNA聚合酶进行识别实验证明，这一现象似乎也与含有δ54启动子有关。
在甲烷氧化菌中有许多因素控制着sMMO和pMMO的表达，但真正的机理尚不清楚。根据Murr的推测，其机理可能是CuP+结合到一个调节蛋白上，使调节蛋白构型改变。在高Cu2+浓度环境中，CuP+ 可以与pMMO负调控蛋白R结合，这样pMMO基因的转录被激活，sMMO基因的转录被抑制;在低Cu2+浓度环境中，只有正调控蛋白A才能够获得结合到操纵子上启动子区域的能力，发挥着正调控的作用，pMMO基因的转录不能被激话，如图2-3所示。
第二个机制是MMOX上游存在δ54启动子，因为δ54启动子依拿蛋白的催化作用，可以与mRNA形成竞争复合体，有利于sMMO的mRNA基因激活。pMMO基因的激活，可能是要依靠一个结合Cu2+的活性蛋白，对pMMO的mRNA基因转录起负调控作用。
2003 年，Robert Csaki 和Murrell及其合作者发表了Bath菌的基因序列分析和突变研究结果，发现在sMMO的下游区有四个开放阅读框: mmoG, mmoQ, mmoS 和mmoR. mmoG与该菌陪伴基因groEL的一个亚基有显著同一性，mmoQ 和mmoS则显示了与两个传感调节基因的同一性，在mmoS之后是一个依靠8M的转录激活因子mmoR.对mmoG和mmoR的突变实验表明，这两个组分对sMMO表达是至关重要的。因此，他们推测存在这样的调节机理，mmoG可能与蛋白质的后期组装有关，sMMO的表达起始于含δ70和δN的启动子识别位点，mmoR可能是通过δN激活sMMO基因的转录。
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