鞭毛蛋白的特定祖先序列重建可驱动肠沙门氏菌运动，但不能驱动大肠杆菌运动

细菌鞭毛丝由数千个鞭毛蛋白亚基构成，是鞭毛运动的关键结构。本研究旨在利用祖先序列重建（ASR），生成位于大肠杆菌属与沙门氏菌属分化节点附近、序列较为保守的祖先鞭毛蛋白，并测试这些蛋白能否恢复鞭毛蛋白缺失的大肠杆菌和鼠伤寒沙门氏菌的运动能力。三个候选序列中仅有一个（N131）恢复了鼠伤寒沙门氏菌的运动能力，但未能恢复大肠杆菌的运动能力，尽管其与天然FliC/FljB具有高度结构相似性。表达N131的鼠伤寒沙门氏菌运动能力低于表达野生型沙门氏菌FliC的菌株，同时翻滚频率增加。经游泳平板连续传代后，获得了一个衍生株N131.10，该菌株含有一个鞭毛蛋白突变（M144I），游泳环直径增大，但翻滚频率也有所增加。通过比较鼠伤寒沙门氏菌LT2 FliC与其他鞭毛丝蛋白的残基间结构相互作用网络发现，不能恢复运动能力的候选蛋白（N132和N134）含有会破坏核心结构域关键原子间相互作用的氨基酸替换。这些结果表明，鞭毛丝组装对序列变异的耐受程度有限；尽管大肠杆菌与鼠伤寒沙门氏菌在系统发育上关系密切，但二者对序列变异的耐受能力并不相同。

由数千个鞭毛蛋白亚基构成的细菌鞭毛丝是鞭毛运动所必需的。本研究旨在利用祖先序列重建（ASR），生成保守的祖先鞭毛蛋白序列，以涵盖以下两者之间的分化点：

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关键词：祖先序列重建 · 细菌鞭毛蛋白 · 鞭毛运动 · 序列变异耐受性 · 鼠伤寒沙门氏菌

原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.10.20.760431v1?rss=1