CadA抗鎘蛋白酶的CXXC及CPx結構上的半胱氨基酸之生化功能探討

金黃色葡萄球菌所攜帶的質體pI258所提供對鎘金屬離子的抗性是由其上面的cadA基因表現所提供的。CadA蛋白是一個細胞膜上的膜蛋白, 這個蛋白是利用ATP當作能量的來源，以進行鎘的運輸。將其氨基酸序列進行分析時，此蛋白是歸類於P-type ATPase中的輸送金屬的CPx-ATPase。這類運輸金屬的transporter其結構上的特徵是在蛋白N端上，皆出現Cys-X-X-Cys序列，並在其穿膜區域內有Cys-Pro-X的排列組合。目前已知這兩個區域上的cysteine，可能扮演著對金屬離子的結合及轉移的功能，不過目前仍缺乏直接的生化證據來證明其功能。因此本論文將對CadA蛋白上面的四個特定的cysteine進行功能上的分析，進而了解CPx-ATPase運輸蛋白的分生機制。首先，CadA上面第23, 26, 371, 373氨基酸位置的四個cysteine，先以定點突變的方式分別將其改變為serine和glycine這兩種特性不同的氨基酸，再利用轉形作用送入cadmium-sensitive的大腸桿菌內，以進行功能上的分析。當細菌分別在含有鎘、鋅、鉛等金屬離子的條件下生長時，這些表現突變的細菌都較帶有野生型的CadA蛋白的生長來的差，同時在進行鎘的uptake測試時，表達突變蛋白的細菌比起有野生型蛋白表現的細菌排除鎘的能力來的低。當利用這些突變株製備everted membrane viscles來進行transport assay時，所有表達突變蛋白菌株的everted membrane viscles運輸鎘的功能全部喪失。這些結果顯示了這四個cysteine對於CadA的功能，扮演者重要的角色。