農桿菌C58菌株diguanylate cyclases Atu1207與Atu5372之功能研究

Abstract

"農桿菌會在植物上造成癌腫病，同時也被廣泛應用於基因轉殖與科學研究上。農桿菌在植物上受到酚類化合物刺激後，會誘導毒力基因表現，將細胞內的T-DNA經由第四型分泌系統送入植物細胞，造成癌腫病。cyclic-di-GMP為一種細菌的第二信使因子，已被提出可以調控細菌蛋白質分泌系統，並改變農桿菌的表徵，包含生物膜形成、胞外多醣體合成與泳動能力，然而其調控毒力的角色及機制並未被深入研究。先前的研究中已篩選cyclic-di-GMP的合成蛋白—二鳥苷酸環化酶(diguanylate cyclase, DGC)，發現在過量表現DGC Atu1207或Atu5372時，會顯著降低農桿菌毒力基因表現與轉殖能力。在本篇研究中，我們構築Δatu1207及Δatu5372之單突變株、雙突變株、與過量表現株，以探討Atu1207及Atu5372於農桿菌C58菌株之性狀分析。研究結果顯示，過量表現Atu1207或Atu5372顯著降低農桿菌於番茄上產生之腫瘤重量，而Δatu1207Δatu5372雙突變株則提升其腫瘤重量。除此之外，過量表現Atu1207或Atu5372顯著抑制農桿菌之virB及virE之毒力基因啟動子活性，而Δatu1207Δatu5372雙突變株則提升，且毒力mRNA及蛋白質表現量皆支持此結果，顯示DGC Atu1207及Atu5372負調控毒力基因啟動子以影響轉殖及產生腫瘤之表現。在生理特性的觀察中，過量表現Atu1207或Atu5372顯著降低細胞生長及泳動能力並提升生物膜之形成能力，然而突變株卻無顯著影響。值得注意的是，過量表現Atu5372相較Atu1207有更顯著的生物膜形成；而過量表現Atu1207則相較Atu5372更顯著的抑制毒力基因表現。綜合上述結果，Atu1207及Atu5372可能藉由不同的機制調控毒力基因啟動子及生理特性的改變，並負面影響農桿菌之轉殖效率及毒力。此外，親緣分析結果顯示Atu1207在不同農桿菌分類群中較為同源；而Atu5372則較為獨特。此研究闡述DGC如何調控農桿菌之轉殖能力及毒力，並奠定利用DGC提升農桿菌轉殖能力或控制癌腫病的基礎及研究方向。"