变异链球菌groE操纵子及其表达与调控

变异链球菌groE操纵子及其表达与调控

王一舟;张雅琪;牛雪微;张志民

【摘要】变异链球菌耐受口腔内多种环境的变化，主要依赖于多种热休克蛋白基

因的表达。其中，groE操纵子表达的GroES-GroEL蛋白可辅助新合成的以及变

性的蛋白质折叠、组装、转运和降解，从而影响细胞的代谢。变异链球菌groE操纵子位于1 834 692~1 832 649位点，包括σA型启动子、分子伴侣表达反向重

复序列（CIRCE）、groES和groEL及终止子，在进化上高度保守，其表达受热、酸、乙醇和过氧化氢等多种应激环境的诱导，受CtsR和HrcA蛋白的双重负性调节。groE操纵子的调控有HrcA-CIRCE系统负调控假说和CtsR的负调控两种方式，但其具体调控机制尚未在变异链球菌中得到充分证实。从分子水平上研究变异链球菌groE操纵子的结构和调控机制，有助于进一步阐明细胞的生理过程，为了解细胞在应激和病变状态下的分子调节机制打下基础。%Streptococcus

mutans(S.mutans), as one of the primary cariogenic bacteria, can respond

to several environmental stresses. This ability mainly depends on the translation and expression of variety of heat shock protein genes. groE operon, one of the best-studied heat shock genes, affects the metabolism of cells by translating the heat shock proteins, groES-groEL, which can mediate the folding, assembly, transport, and degradation of new or misfolding proteins. The groE operon locates in 1 834 692-1 832 649 sites, including a σA promoter, inverted repeat sequence(CIRCE), groES, groEL and a terminator. It is highly conserved, and can be induced to express by stress environment including heat, acid, ethanol and hydrogen peroxide. Both HrcA-CIRCE system and CtsR play a negative regulation role, without

a clear mechanism. Studies, about the structure and regulation mechanism of S.mutans groE operon in a molecular level, help to further clarify the physiological process of cells, and lay the foundation for understanding

the molecular mechanism of cells under stress and pathological conditions.【期刊名称】《国际口腔医学杂志》

【年(卷),期】2016(043)003

【总页数】4页(P348-351)

【关键词】变异链球菌;groE操纵子;热休克蛋白基因;调控

【作者】王一舟;张雅琪;牛雪微;张志民

【作者单位】吉林大学口腔医院牙体牙髓病科长春 130021;吉林大学口腔医院牙

体牙髓病科长春 130021;吉林大学口腔医院牙体牙髓病科长春 130021;吉林大学口腔医院牙体牙髓病科长春 130021

【正文语种】中文

【中图分类】Q786

变异链球菌是口腔主要致龋菌，定植于人类牙面菌斑生物膜，可承受持续的宿主防御反应并适应口腔内急剧的环境变化，包括可利用的营养、糖类和酸碱度变化［1］。变异链球菌已演化出多种生理和遗传适应性，使其在动态环境中获得最优化的生长［2］，其中包括分解代谢多种糖类，耐受应激环境尤其是酸环境的能力［3］，而这种能力主要取决于细菌多种热休克蛋白（heat shock protein，HSP）基因的表达［4］，包括现研究较为深入的groE操纵子。groE操纵子可表达出GroEL分子伴侣，辅助新合成的以及变性的蛋白质折叠、组装、转运和降解，从

而影响细胞的代谢［5］。本文就变异链球菌groE操纵子的结构、表达和调控等研究进展作一综述。

1.1 groE操纵子的分子结构

groE操纵子结构有高度保守性，一般含groES 和groEL两个结构基因，且多数具有相同的顺序［6］。变异链球菌groE操纵子基因查找于基本局部比对搜索工具，位于1 834 692～1 832 649位点，与dnaK操纵子具有相反的转录方向，包括σA型启动子、分子伴侣表达反向重复序列（controlling inverted repeated of chaperone expression，CIRCE）、groES和groEL及终止子。groES基因（288 bp）编码含有95个氨基酸相对分子质量为1.0×104的多肽。groEL基因（1 626 bp）编码含有542个氨基酸相对分子质量为5.7×104的多肽。两基因相距111 bp。距离groES转录起始位点5’端48个核苷酸处有一个单独的转录起始点（PgroE），距离5’端57个核苷酸处有一个σA型启动子（TTGACT-N6-TACAAT）。以groEL基因片段为探针的RNA印迹法分析显示出一个2.1 kb的单独转录印记，而预期的groEL-ES双顺反转录产物的分子大小约为2.1 kb。即groEL能由PgroE实现与groES共转录。CIRCE起始于距离-10元件3’端11 bp处，终止于距groES起始密码子19 bp处，是具有高度保守型性的发夹结构［7］。

1.2 groE操纵子的保守性

groE操纵子在链球菌中有高度同源性。Hung等［8］通过对5种链球菌的8个血清型菌株groE操纵子进行一些列研究发现，groES序列的核苷酸一致性为61.5%～100%，他们推定其蛋白质的氨基酸一致性为53.7%～100%。其中，变异链球菌的3种血清型与表兄链球菌（旧称远缘链球菌）d、g血清型有最高的相似性；而groEL序列则具有77.7%～99.9%的核苷酸一致性及90.5%～100%的氨基酸一致性。groES和groEL的间隔具有菌种特异性，范围为111～310 bp，