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毒素-抗毒素系统(toxin-antitoxin;TA)广泛存在于细菌的的染色体与质粒中,他们具有很多这种各样的功能,如调控细胞的生长和死亡。目前被人们研究的毒素-抗毒素系统中Ⅱ型的毒素-抗毒素系统是研究最为广泛的。在Ⅱ型的毒素-抗毒素系统中毒素蛋白直接与抗毒素蛋白结合形成毒素蛋白-抗毒素蛋白复合物。最近在细菌的Ⅱ型毒素-抗毒素系统中发现了一种新类型的毒素-抗毒素复合物---HEPN-MNT。SO3166是毒素蛋白它属于高等真核生物和原核生物核苷酸结合超家族,毒素蛋白SO_3166可对细胞产生毒性影响细胞的生长。SO_3165属于最小核苷酸转移酶超家族,可以与毒素蛋白SO_3166结合形成SO-3165/SO-3166复合物并可以结合SO_3165/SO_3166上游的启动子基因结合抑制毒素SO_3166基因的表达。毒素-抗毒素蛋白SO_3165/SO-3166复合物的本地表达有维持细菌的运动性和保持质粒的稳定性有关。 本论文主要包括3个部分:1.希瓦氏菌毒素-抗毒素蛋白复合物SO_3165/SO3166的晶体结构研究;2.通过希瓦氏菌毒素-抗毒素蛋白复合物SO_3165/SO_166的晶体结构来研究抗毒素蛋白SO_3165抑制毒素蛋白SO_3166的功能机制;3.结合结构分析和RNA切割的生化实验,推测毒素蛋白SO_3166的底物切割方式。 通过本实验研究,我们得到了分辨率为3.0A的SO_3165/SO_3166毒素-抗毒素复合物的晶体结构。分析发现,晶体结构中1个SO_3165分子和3个SO_3166分子形成异源四聚体结构。根据晶体对称性扩展,可形成一个紧密的异源八聚体结构,组成比例为SO_3165∶SO_3166=2∶6。根据该复合物小角散射的数据计算出的外形轮廓与上述八聚体晶体结构显示出良好的拟合度,表明该复合物在溶液中很可能以八聚体的形式存在,即两个抗毒素蛋白SO_3165结合六个毒素蛋白SO_166。通过比较SO_3165和SO3166蛋白分子两个蛋白的相互作用分析发现,SO_3165的α2螺旋与α4螺旋在结构上通过与毒素蛋白SO_3166二聚化形成的凹槽相结合进而抑制毒素蛋白SO_3166二聚化所形成的Rx4-6H的活性中心切割核酸的功能。通过构建SO_3165多个截短体和突变体,然后导入细胞中表达,可以进一步确定抗毒素蛋白SO_3165的α2螺旋与α4螺旋在抑制毒素蛋白SO-3166的作用。同时为研究SO_3166毒性蛋白的作用,我们设计毒素SO_3166的RNA酶活实验确定了SO3166分子具有切割mRNA的作用。为此,确定了毒素蛋白SO_3166在细胞内的靶目标为mRNA,同时确定抗毒素蛋白SO_3165的α2与α4部分在抑制毒素上有着重要的作用。