1、毒素-抗毒素系統(tǒng)(Toxin-antitoxin，TA system)由位于同一操縱子中分別編碼毒素蛋白和抗毒素蛋白的毒素基因和抗毒素基因構(gòu)成。其編碼的毒素蛋白具有不同的生化活性，可通過影響翻譯、復(fù)制、細(xì)胞壁的生物合成等過程調(diào)控細(xì)胞的生長;抗毒素由N-末端的DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域和C-末端的毒素結(jié)合結(jié)構(gòu)域構(gòu)成，可被依賴ATP的蛋白酶降解。在正常條件下，抗毒素通過毒素結(jié)合結(jié)構(gòu)域與毒素相互作用形成復(fù)合體，拮抗毒素的細(xì)胞毒性;并通過N-末端的DNA

2、結(jié)合結(jié)構(gòu)域介導(dǎo)抗毒素或毒素-抗毒素蛋白復(fù)合體與啟動(dòng)子區(qū)域DNA序列結(jié)合，反饋調(diào)控操縱子的表達(dá)。在脅迫條件下，細(xì)胞中激活的蛋白酶降解抗毒素，因此TA系統(tǒng)轉(zhuǎn)錄上調(diào)，被釋放的毒素作用于相應(yīng)的細(xì)胞過程抑制細(xì)胞生長。已證明一些TA系統(tǒng)作為脅迫反應(yīng)因子，通過調(diào)控細(xì)菌生長使細(xì)胞適應(yīng)不同的環(huán)境脅迫。具有獨(dú)特環(huán)境適應(yīng)能力的藍(lán)細(xì)菌集胞藻PCC6803染色體上存在大量的TA系統(tǒng)，包括已鑒定的mnt/hepn，relBE，vapBC等TA系統(tǒng)家族，但這些TA系

3、統(tǒng)的生理功能尚不清楚。本文對(duì)PCC6803染色體上的mnt/hepn，relBE，vapBC家族中的mnt/hepn1，relBE4，vapBC1 TA系統(tǒng)的生理及遺傳特征進(jìn)行了研究，主要內(nèi)容包括:
　　(1)構(gòu)建并分析mnt/hepn1，relBE4，vapBC1 TA系統(tǒng)缺失突變株、TA系統(tǒng)雙缺失突變株和TA系統(tǒng)同時(shí)缺失突變株在CdSO4、H2O2、正己烷脅迫條件下和無機(jī)碳饑餓等脅迫條件下的生長表型，確定這些TA系統(tǒng)在集胞藻細(xì)

4、胞適應(yīng)特定的環(huán)境脅迫反應(yīng)過程中的作用;
　　(2)以lacZ為報(bào)告基因，構(gòu)建mnt/hepn1，relBE4，vapBC1 TA系統(tǒng)與lacZ融合轉(zhuǎn)錄的調(diào)控菌株/藻株，研究mnt/hepn1，relBE4，vapBC1 TA系統(tǒng)分別在大腸桿菌和集胞藻細(xì)胞中的反饋調(diào)控、在脅迫條件下的表達(dá)調(diào)控以及表達(dá)產(chǎn)物在細(xì)胞適應(yīng)環(huán)境脅迫中的作用;
　　(3)構(gòu)建受銅離子誘導(dǎo)調(diào)控的啟動(dòng)子PpetE控制vapBC1組分過表達(dá)的集胞藻調(diào)控突變株，分

5、析在誘導(dǎo)毒素或毒素-抗毒素過表達(dá)時(shí)對(duì)藍(lán)藻細(xì)胞生長的影響以及對(duì)藍(lán)藻細(xì)胞適應(yīng)環(huán)境脅迫的影響。
　　根據(jù)上述研究得到以下結(jié)論:
　　(1)分別屬于三個(gè)不同家族的TA系統(tǒng)mnt/hepn1-relBE4-vapBC1與集胞藻適應(yīng)氧化、碳饑餓脅迫無關(guān)，mnt/hepn1系統(tǒng)可能與集胞藻適應(yīng)有機(jī)溶劑有關(guān);但vap BC1系統(tǒng)與藍(lán)藻細(xì)胞適應(yīng)鎘脅迫有關(guān)，其編碼的抗毒素VapB1具有關(guān)鍵的作用。
　　(2) mnt/hepn1，relB

6、E4和vapBC1 TA系統(tǒng)的反饋調(diào)控模式不同于典型的TA系統(tǒng)，并且各自在異源宿主大腸桿菌和自源宿主集胞藻細(xì)胞中的反饋調(diào)控模式也不同;盡管vapBC1系統(tǒng)與集胞藻細(xì)胞適應(yīng)鎘脅迫有關(guān)，但該系統(tǒng)的轉(zhuǎn)錄并不受鎘脅迫誘導(dǎo)調(diào)控。
　　(3)在正常生長條件下，可能由于過表達(dá)的毒素VapC1被尚待證明的與VapB1功能重疊的抗毒素所中和，毒素VapC1過表達(dá)并不導(dǎo)致集胞藻細(xì)胞生長抑制;在鎘脅迫條件下，抗毒素VapB1的過表達(dá)可提高集胞藻細(xì)胞適應(yīng)