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免疫细胞中一氧化氮合成酶(NOS)催化精氨酸生成的NO,是一种重要免疫杀菌物质,会对微生物的DNA、蛋白质和细胞膜造成损伤。由于NO极不稳定,易与胞内的谷胱甘肽(GSH)通过共价结合形成亚硝基谷胱甘肽(GSNO),进而GSNO通过转移NO至蛋白质的巯基,引起蛋白质亚硝基化(硝化压力),从而影响了蛋白质的生理功能。因此NO对细胞的毒性部分源于GSNO。在抵抗宿主的免疫杀伤过程中,微生物利用亚硝基谷胱甘肽还原酶(GSNOR)分解GSNO实现解毒。目前已经在多种细菌、酵母中证实了GSNOR的GSNO解毒功能,但在霉菌中尚无有关报道。我们发现构巢曲霉中也具有GSNOR-like基因,但前期研究显示敲除GSNOR-like基因并未影响菌体的GSNO耐受性,显示了霉菌体内GSNO解毒过程的特殊性。本研究通过如下实验,首次发现了霉菌体内真正的GSNO解毒酶为硫氧化蛋白(Trx),并初步探究了Trx介导的GSNO解毒原理。本研究既丰富了微生物NO抗性机制,又为新型抗菌药物靶点的设计和相关疾病治疗提供了理论基础。 1.证实了霉菌GSNOR-like基因编码的蛋白为GSNOR。我们首先克隆表达了该基因,发现该重组蛋白具有明显的GSNO分解活性,证实了GSNO是该酶最适底物,并对该酶的酶学性质和动力学参数进行了详尽的研究,确定该重组蛋白为GSNOR。最后通过定点突变确定了GSNOR中与底物结合位点及催化活性相关氨基酸残基。 2.初步揭示了Trx在霉菌解毒GSNO过程中的重要作用。与其他微生物不同,我们发现霉菌体内GSNOR基因的表达不受GSNO诱导,该基因的敲除并不影响菌株GSNO耐受性,表明在霉菌中GSNOR不发挥GSNO的解毒作用。由于Trx能够在哺乳细胞中介导亚硝基化蛋白质(protein-SNO)的脱亚硝基反应,我们推测Trx可能兼具GSNO的脱亚硝基作用。我们首先克隆表达了霉菌的Trx,测得该重组蛋白具有分解GSNO的活性,同时发现Trx基因表达水平受GSNO的调控,该基因的敲除株对GSNO高度敏感。首次揭示了Trx主导了霉菌体内GSNO的代谢。 3.创建了一种基于GSNOR酶的GSNO检测方法。GSNO参与着多种生理、病理过程,因此对生物样品中GSNO的检测十份必要。GSNO易分解,目前主要依靠液相色谱的检测方法,由于操作繁琐,无法准确定量。需要建立一种简便、省时、可靠的检测手段。我们的实验证实了曲霉GSNOR分解GSNO的反应中,辅酶NADH与底物GSNO的化学计量关系是1∶1,根据这个比例关系,我们建立一种基于反应中NADH的消耗量来测定样品中GSNO浓度的快速、简单、可靠的检测方法。