大肠杆菌脂多糖转运关键蛋白LptFG的功能研究

The out membrane of Gram-negative bacteria is mainly composed of lipopolysaccharide (LPS), which form a protective barrier to bacteria and is one of the main reasons for drug resistance. Proteins involved in biosynthesis and transportation of LPS can be used as the target in antimicrobial drugs design. Seven lipopolysaccharide transport proteins (LptA-G) are found to be responsible for this transportation process in E. coli. The LptFG is located in the inner membrane, and its function in the LPS transportation process is still unknown. This project will detect the interactions between LptFG and LptC/LPS in E. coli using yeast two hybrid and pull down assay. It will also identify the active sites in LptFG, and their functions in inner membrane complex assemble and LPS transportation through functional complementation test. Then, the results of LPS transfer assays will be used to reveal the LPS transport pathways in the inner membrane. The results of this project will help to elucidate the molecular mechanisms underlying the participation of LptFG in LPS transportation, and provide the foundation for the discovery and development of antimicrobial drugs.

脂多糖（lipopolysaccharide，LPS)是革兰氏阴性细菌细胞外膜的主要成分，是细菌与外界接触的第一道屏障，也是革兰氏阴性细菌产生耐药性的主要原因之一。参与脂多糖生物合成及转运的蛋白可以作为抗菌药物研发的靶点。大肠杆菌（E. coli）中有7个脂多糖转运蛋白（LptA-G）参与LPS的转运，其中位于细胞内膜的复合体LptFG在脂多糖转运过程中的具体作用尚不清楚。本项目拟以E. coli中的LptFG为研究对象，通过酵母双杂交、Pull down等实验手段研究其与LptC和LPS的互作关系，并采用功能互补实验分析LptFG中关键位点对内膜蛋白复合体形成及脂多糖转运的影响；在此基础上通过检测LPS在不同转运蛋白之间的转移，揭示脂多糖在细胞内膜上的转运途径。本项目的研究结果将为阐明LptFG在脂多糖转运过程中的作用机制奠定基础，从而为抗菌药物的开发提供理论依据。

脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）是革兰氏阴性细菌外膜的主要成分，对于大多数革兰氏阴性细菌的生命力至关重要，在形成生物膜，保护生物免受恶劣环境以及与环境交换信号方面起着至关重要的作用。参与脂多糖生物合成及转运的蛋白可以作为抗菌药物研发的靶点，也是阐明细菌对外界信号分子应激作用机制的一个途径。参与大肠杆菌（E. coli）脂多糖转运的蛋白有七个：LptA-G，其中位于细胞内膜的复合体LptFG在脂多糖转运过程中的具体作用尚不清楚，同时该系列蛋白在根瘤菌-豆科植物互作关系中的作用也未见报道。因此本项目拟以E. coli中的LptFG为研究对象，通过酵母双杂交、Pull down等实验手段研究其与LptC和LPS的互作关系，并采用功能互补实验分析LptFG中关键位点；同时以不同固氮效率根瘤菌Rhizobium anhuiense为实验材料，分析在外界刺激因子-蚕豆浸提液的作用下，不同固氮效率根瘤菌中Lpt基因在转录表达水平上的响应方式及对脂多糖产量和类型的影响。目前已有的研究结果显示，LptC与内膜蛋白LptF和LptG均存在相互作用；蚕豆浸提液可促进根瘤菌的生长，且促进效果随着浓度的增加不断提升；蚕豆浸提液可以增加脂多糖的浓度，改变脂多糖的带型，当菌株生长到指数生长期后，Lpt基因的转录表达水平在诱导15min后明显上升。本项目的研究结果将为阐明LptFG在脂多糖转运过程中的作用机制奠定基础；同时为阐明脂多糖在根瘤菌-豆科植物共生固氮过程只提供重要的理论依据。