tls基因是包装蛋白末端酶大亚基(terminase large subunit)的基因。包装是噬菌体和病毒特有生命现象。对包装及相关蛋白的研究,不仅为深入研究生物大分子间的相互作用提供良好模型,也为防治动植物病毒性疾病、控制酿造业中噬菌体污染提供新的线索。在有尾dsDNA噬菌体和疱疹病毒属的包装过程中,末端酶起核心作用。本研究拟克隆表达依据生物信息学推定的铜绿假单胞菌噬菌体PaP3末端酶大亚基基因;纯化表达蛋白;鉴定其生物学活性(ATPase活性和基因组末端剪切活性),用实验证据从功能学上鉴定该基因;并对其酶动力学特性进行研究。本研究系基因功能鉴定范畴,并为同类蛋白的功能鉴定提供资料积累,也为系统研究噬菌体PaP3的包装相关蛋白和包装机制奠定基础。
末端酶又称dsDNA病毒和噬菌体的包装酶。该酶将此类病毒多基因组串联体切出单个基因组,转运入组装好的病毒前头部,完成病毒包装。噬菌体PaP3为本室分离鉴定并完成基因组测序和注释的一株铜绿假单胞菌噬菌体(GenBank登录号NC_004466)。生物信息学分析发现其orf3编码推定末端酶大亚单位。为实验鉴定该基因功能,本研究利用大肠杆菌pET22(b+)/ BL21表达系统,克隆表达并纯化了该推定基因编码产物;利用化学发光法检测到表达蛋白ATPase活性;采用EMSA法鉴定了表达产物的特异性DNA序列结合能力;鉴定了表达蛋白的核酸内切酶活性并探索了其最适作用条件,证实了该基因的功能。此外,进一步分析出orf1编码蛋白为推定末端酶小亚基,通过克隆表达并纯化该基因编码蛋白,EMSA法鉴定了表达产物的特异性DNA序列结合能力,初步证实了该基因的功能。至此,本研究初步完成了对噬菌体PaP3末端酶大小亚基的两个编码基因鉴定。本结果为研究在病毒包装过程中蛋白与蛋白、蛋白与核酸等大分子之间复杂的相互作用机制,和研究将末端酶作为控制dsDNA噬菌体和病毒感染的药物靶点等相关工作提供了基础和资料积累。