[发明专利]一种提高原核生物抗胁迫能力的多头绒泡菌蛋白PSTI1及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高原核生物抗胁迫能力的多头绒泡菌蛋白PSTI1及其用途，具体地说是提供一种从真核生物多头绒泡菌中分离的PSTI1蛋白和编码基因，以及利用该产品提高原核生物抗胁迫能力的用途。

背景技术

STI1蛋白(Stress-inducible protein 1)是一种在人^[1]、鼠^[2]、利什曼原虫^[3]、大豆^[4]和酵母^[5]中发现的一类进化保守的、与生物胁迫和非生物胁迫应答有关的共分子伴侣蛋白。STI1家族成员的共同特征是含有2个以上的TPR结构域(tetratricopeptide repeat domain)，每个结构域通常由3个TPR motifs(长度为34氨基酸的重复序列，含有helix-turn-helix二级结构)构成^[6，7]。细胞在应答热胁迫作用时，STI1通过其TPR motifs与热休克蛋白(Heatshock proteins，HSPs)Hsp70和Hsp90等作用^[6-10]，并调节Hsp70和Hsp90的构像及其ATPase酶活性^[11-15]，指导Hsp70和Hsp90与其配体蛋白作用^{[8，13，15-18]}，参与Hsp90对配体蛋白生物活性的调节^[13，16-19]。此外，STI1还通过HSPs复合体调节蛋白折叠和变性蛋的重折叠^{[11，17，20-22]}，调节细胞胁迫应答，影响细胞的生长、分化和繁殖^{[10，16，18，19，23，24]}。

当细胞受到胁迫作用时，STI1家族成员的表达水平都会提高^[1-5]，从而赋予细胞/细菌能够耐受外界环境逆向不利因素的能力。细菌等原核生物在处理环境污染物，降解生物废弃物，保持生态平衡中扮演着重要角色，在工业生产和生物工程领域也具有广泛的应用。随着气候变暖、环境污染进一步加重，微生物也面临着前所未有的生存危机。因此，提高细菌等微生物耐受温度、重金属、高盐、渗透压、缺氧等胁迫作用的能力，是应对环境污染加重以及提高工业生产效率等问题的主要对策之一。

研究显示，STI1通常通过其TPR motifs与热休克蛋白作用^[6，7，19]并调节热休克蛋白与其配体蛋白作用^{[8，13，15-18]}，参与热休克蛋白对配体蛋白生物活性的调节^[13，16-19]。原核生物也含有多种小分子热休克蛋白和其它种类的分子伴侣蛋白，原核生物的分子伴侣蛋白能否与PSTI1作用尚不得而知。然而，Hernández等^[25]分析多种细菌的编码蛋白的序列后发现，原核生物中也存在TPR-DP结构蛋白，但尚未发现STI1蛋白。

考虑到原核生物(如大肠杆菌等)具有生长速度快、表达效率高、容易进行基因工程改造、实验效率高、容易定向表达和生长控制的优点，因此，获得表达STI1蛋白的大肠杆菌或其它原核生物，将为解决环境日益恶化以及促进生物工程产业的发展带来更有效的手段。

发明内容

本发明基于以下原理：既然原核生物不存在能协调热休克蛋白功能，提高细胞抗胁迫能力的STI1蛋白，那么从进化最接近的真核生物材料中分离并获得STI1蛋白，并将该蛋白的编码基因转化原核生物表达，获得抗胁迫能力提高的宿主，从而提高细菌等原核生物抗众多不利胁迫环境的能力并将这些重组的原核生物应用于环境治理和基因工程产品的生产效率。

因此，本发明以多头绒泡菌14-3-3蛋白(P14-3-3)为饵蛋白^[26]，通过酵母双杂交，从多头绒泡菌cDNA文库^[27]中分离出一个696bp的STI1基因的完整cDNA及其编码蛋白序列，并在大肠杆菌中表达了该蛋白，测试了转基因大肠杆菌在不同胁迫条件下的耐受性，为将该基因用于提高原核生物的胁迫耐受能力做了有益的探索。