FtsZ蛋白是真核生物微管蛋白同源物,目前存在于几乎所有的原核生物中,主要在细胞分裂中发挥关键作用。细胞分裂时,FtsZ蛋白与其他分裂相关蛋白共同作用形成Z环,接着Z环收缩,细胞一分为二完成分裂。目前发现多种化合物通过抑制FtsZ单体聚合或者影响FtsZ的GTPase活性,从而使细胞不能正常分裂,导致细胞死亡。以红球菌R04为研究对象时,课题组发现,联苯(BP)及其代谢物,包括2,3-二羟基联苯(DHBP)、2-羟基-6-酮基lower respiratory infection-6-苯基-2,4-己二烯酸(HOPDA),会影响其分裂过程。那么,当细菌细胞分裂受到联苯及其代谢物的抑制时,作为细胞分裂的关键性蛋白FtsZ是否受到了影响?FtsZ蛋白与联苯及其代谢物之间又存在怎样的联系?本研究中,在含有BP、DHBP的培养基中分别对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌进行培养,观察到BP、DHBP在一定程度上会抑制上述细菌的生长。然而,在1 m M DHBP存在的情况下,所测菌株生长基本停滞。通过异源表达、亲和纯化,获得了大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌FtsZ蛋白。利用孔雀石绿法对其GTPase活性进行测定,发现不同浓度BP、DHBP、HOPDA作用下,FtsZ蛋白GTPase活性受到明显抑制,其中DHBP对金黄色葡萄球菌FtsZ蛋白GTPase酶活影响效果最为明显。本研究利用光散射法探究联苯及其代谢物作用下不同细菌FtsZ蛋白的聚合情况。结果表明,FtsZ单体聚合与底物GTP浓度相关,浓度越高,聚合速度越快,GTP浓度较低时,不足以维持FtsZ聚合物的稳定状态,出现解聚现象。联苯及其代谢物在一定程度上抑制FtsZ蛋白的聚合,此时大肠杆菌、枯草芽孢杆菌FtsZ蛋白,聚合物的生成量及稳定性都有所降低。荧光分析表明,随着联苯及其代谢物的加入,FtsZ蛋白的发射峰略微蓝移,可能是蛋白中残基的疏水环境有所变化,蛋白结构受到影响。原子力显微镜观察不同浓度底物与大肠杆菌FtsZ蛋白的聚合,发现底物浓度越高,聚合形成的纤维聚集物越多,分子量越大,当底物浓度为1 m M时,可以形成清晰稳定的纤维。此外,为了解FtsZ与联苯及其代谢物结合时的位点,根据已解析出的FtsZ蛋白晶体结构,进行红球菌R04同源建模,同时GSK126采购借助分子对接软件模拟FtsZ蛋白与联苯及其代谢物的结合。根据预测结果,对部分残基进行定点突变。不同突变体GTPase酶活测定后,发现L252A和G285A突变体的GTPase酶活较野生型提高,S253A和V298A突变体的GTPase酶活稍微降低,表明对所研究的氨基酸残基进行突变后,会在一定程度上改变FtsZ蛋白结构,酶活产生变化。突变体与DHBP反应后,L252A酶活与野生型相比上升,V272A酶活明显降低。综上所述,联苯及其代谢物抑制三种菌株FtsZ蛋白GTPase活性以及聚合能力,影响蛋白结构,从而导致细胞分裂受阻,生物Roxadustat生产商量下降,为后续更深入探究联苯及其代谢物对细胞分裂造成影响的机制奠定了基础。