最近在模式植物拟南芥中发现一个定位于叶绿体的膜嵌合金属蛋白酶EGY1，它影响叶绿体发育与脂肪酸合成，在水稻和多种蓝藻中均找到同源蛋白，但功能未知。哺乳动物和细菌中与EGY1有类似功能域的同源蛋白S2P类蛋白酶是一类膜嵌合金属蛋白酶，它们通过在膜有序切割膜上的转录调控因子，参与调控胆固醇代谢、孢子发生等对抗胞外逆境的反应。但EGY1的酶切底物是什么、如何通过底物参与调控仍然是个谜。本项目拟在植物叶绿体的先祖蓝藻中，选择基因组已测序、代谢较简单而且生长周期短、易于转化的集胞藻6803，研究EGY1同源蛋白基因sll0862和slr0643的表达与调控，分析基因产物的亚细胞定位和酶活性，通过基因敲除构建缺失单、双突变体，详尽考察突变体的生理与生化特性，试图揭开一类通过剪切转录调控因子，参与光合作用、脂类代谢或抗逆性反应的蛋白酶的功能和作用机理，并为探索EGY家族成员在植物中的功能和机理提供启示。

在国家自然科学基金青年科学基金项目资助下，首先系统考察了广泛分布于真核与原核生物的跨膜金属蛋白酶S2P基因家族成员（EGY1系拟南芥S2P成员），对其保守性、变异性和调控的归纳总结，揭示出原核生物S2P通过在膜剪切释放膜上的转录因子或调控因子是保守的跨膜信号转导机制，以适应变化的外部环境和各种胁迫压力。其次，将光合蓝细菌-集胞藻6803中的两个S2P成员Slr0643和Sll0862的编码基因分别破坏后，slr0643突变体的弱酸适应性消失，sll0862突变体的耐热性和抗氧化性均降低，提示完整的Slr0643和Sll0862蛋白功能与这些胁迫响应相关。第三，发现pH6.5时slr0643基因的转录有快速而短暂的升高，利用基因芯片分析其突变体的弱酸敏感性，发现了Slr0643的可能底物和一系列与弱酸响应相关的基因。最后，体外重组表达的Slr0643和Sll0862蛋白，被证实具有金属蛋白酶活性，为寻找体内底物和剪切机理奠定了基础。本项目研究取得突破，找到了集胞藻中的两个S2P同源蛋白是重要的参与胁迫响应的转录调控蛋白的证据，为蓝细菌和光合植物的跨膜信号转导、胁迫响应研究推开一个新窗口。