微生物所在分枝杆菌蚯蚓血红蛋白功能研究中取得进展

结核病是由结核分枝杆菌引起的人类慢性传染性疾病，是导致人类死亡最多的传染病之一，并且全球约有1／3人口为结核分枝杆菌感染者。蚯蚓血红蛋白（hemerythrin）广泛存在于真核生物和原核生物中，功能主要包括氧的储存、传递和运输。有研究表明霍乱弧菌中的含有蚯蚓血红蛋白结构域的蛋白VcBhr-DGC 作为一个氧的sensor调控蛋白，调控在还原和厌氧条件下细菌生理环境的转变，这也暗示了细菌中蚯蚓血红蛋白可能有其他未知的调控功能。

耻垢分枝杆菌是研究结核分枝杆菌的模式菌株，其有三个蚯蚓血红蛋白MSMEG_2415、MSMEG_3312 和MSMEG_6212。中国科学院微生物研究所米凯霞组研究人员首次通过基因敲除、回补、基因过表达技术以及药筛、启动子调控实验，发现了MSMEG_2415在转录水平调控选择性sigma因子SigF的表达来抑制细菌对过氧化氢H2O2的敏感性。相关研究2015年1月发表在杂志Frontiers in microbiology（doi: 10.3389/fmicb.2014.00800）上。

接着通过一系列蚯蚓血红蛋白基因单敲、双敲以及三敲菌株以及相应的基因过表达菌株，和Albert Einstein College of Medicine 的 John Chan合作，通过药筛和转录水平验证发现，MSMEG_3312和 MSMEG_6212 通过在转录水平影响转录因子MtrA的表达来抑制细菌对大环内酯类抗生素红霉素的敏感性，这两个蚯蚓血红蛋白不影响耻垢分枝杆菌对H2O2的敏感性。而MSMEG_2415只影响过氧化氢H2O2的敏感性，而与红霉素敏感性无关（图1）。通过系统发育进化树分析表明，这三种蛋白质有不同的进化起源，可能解释他们的不同的生理功能。这是首次研究和报道同一细菌体内多个蚯蚓血红蛋白的功能，并从进化上提供了理论依据。米凯霞组工作人员李晓静和硕士研究生李晶晶为共同第一作者，米凯霞为通讯作者，John Chan为共同作者。相关研究发表在杂志Scientific Reports (doi: 10.1038/srep16130 )上。

以上研究得到中国科学院重点部署项目、国家自然科学基金以及“973”项目的资助。