鼠傷寒沙門氏菌fimY基因在第一型線毛表現調控可能扮演的角色

鼠傷寒沙門氏菌與大多數腸內菌科的細菌一樣，常具有線毛的結構。線毛位於細菌表面，為類似毛髮的蛋白質結構，主司吸附作用。第一型線毛為鼠傷寒沙門氏菌中最常見的線毛種類，會吸附到具甘露糖結構的接受體。第一型線毛的表現牽涉到 fim 基因組中的 fimY 、 fimZ 、 fimW 及 fimU 等基因間複雜的調控作用。先前研究發現， FimZ 及 FimY 為第一型線毛的正向調控因子。 FimZ 可直接結合於線毛結構單位基因 fimA 的啟動子上，活化 fimA 基因表現，使細菌產生第一型線毛，但活化fimA基因有賴於 FimY 的協同作用。 FimZ 亦可和負向調控因子 FimW 產生蛋白質與蛋白質之間的結合作用。fimU 是一 arginine tRNA ，可透過轉譯的過程調控 FimY，進而影響第一型線毛表現。由於經胺基酸序列比對，發現 FimY 的 C 端具有與 LuxR family 相似的 helix-turn-helix 的結構，因此擬探討FimY是否具DNA結合能力，結合至哪一個基因的啟動子，以及FimY是否會與FimZ產生蛋白質之間的結合等有趣課題。 藉由RT-PCR分析，fimZ及fimY基因剔除的鼠傷寒沙門氏菌突變株，在fimA基因的表現都明顯下降，而 fimZ 基因剔除的突變株 fimY 基因表現下降，同樣的fimY基因剔除的突變株fimZ基因表現也下降，佐證fimY及fimZ彼此可互為影響，且與fimA表現有關。實驗結果也說明fimZ與fimY基因並不屬於同一條順反子 (cistron)。純化的 FimY-His 融合蛋白可和 605-bp 的 fimZ 啟動子區域的 DNA 片段結合而造成凝膠位移，但FimY不會與一266-bp的fimW的啟動子區域DNA以及與一232-bp的fimA啟動子區域DNA結合。 除此之外，藉由 pull-down assay 分析，證實FimY及FimZ有蛋白質間的結合情形。我們的實驗結果說明FimY是一個DNA結合蛋白質，可結合在fimZ基因的啟動子上，且FimY與FimZ有蛋白質間的結合作用，對闡明鼠傷寒沙門氏菌第一型線毛調控的機制有所助益。