大肠杆菌机械敏感性离子通道MscS失活特性分析

作者：王晓敏; 张怡; 吕梦丹; 王志坚; 应瑾瑶; 殷乐依; 吴宇涛; 刘胜兵; 敖雷; 郑永霞; 徐营; 潘巍巍^*; 李月舟^*

来源：微生物学报, 2022, 62(09): 3529-3541.

DOI：10.13343/j.cnki.wsxb.20220039

• 机械敏感性离子通道
• MscS
• 大肠杆菌
• 低渗刺激
• 膜片钳

【目的】细菌机械敏感性离子通道MscS能够在细菌周围环境渗透压急剧降低时，打开并释放胞内内容物，平衡内外渗透压差，使细菌存活。鉴于其广泛分布在各种细菌中，而在哺乳动物中未发现其同源体，MscS被认为是一种新型抗生素靶点。MscS一个独特的开放特征是具有失活特性，即在持续的机械刺激条件下，MscS从开放状态进入一种非离子通透的失活状态，从而避免因通道持续开放引起大量内容物流失导致细菌死亡。该研究的目的是鉴定影响MscS失活的关键氨基酸，为靶向Msc S的药物设计提供思路。【方法】采用分子克隆方法制备Msc SCyto-helix(P166-I170)半胱氨酸突变体，利用巯基化合物MTSET+结合半胱氨酸从而对其侧链基团进行修饰，并通过低渗刺激实验，检测表达MscS半胱氨酸突变体的大肠杆菌分别在无或有MTSET+处理下，低渗刺激诱发通道开放后的存活率筛选显著影响通道功能的突变体。利用电生理膜片钳方法检测突变体在MTSET+处理前后通道失活特性的变化，结合定点突变手段进一步探讨失活机制。【结果】MTSET+处理导致表达半胱氨酸突变体G168C-MscS的大肠杆菌在低渗刺激后存活率极大降低；G168CMscS在结合MTSET+后失去失活特性，保持持续开放，是导致细菌胞内内容物大量流失并死亡的重要原因；酪氨酸突变G168Y-MscS、亮氨酸突变G168L-MscS和赖氨酸突变G168K-MscS的失活特性与野生型WT-MscS一致，而天冬氨酸突变G168D、缬氨酸突变G168V和异亮氨酸突变G168I的失活速率显著降低，尤其是G168I-MscS失去失活特性，表明MscS 168位点是影响通道失活的关键位点，并且通道失活特性与该位点氨基酸侧链基团的大小及电荷性质相关。【结论】G168位点甘氨酸是影响MscS通道失活的关键氨基酸。

• 单位
  浙江大学医学院附属儿童医院; 嘉兴学院