【摘 要】
:
一系列被称为分裂体的蛋白质复合物介导着原核细胞的分裂。这种分裂体的组装是由微管蛋白同源物FtsZ在分裂位点聚合成环状结构,即收缩环(Z环)开始的。FtsZ作为主要的细胞骨架蛋白,在细胞分裂中起到了关键的作用。FtsZ原丝纤维由GTP的结合和水解调节聚合和解聚循环,通过水解GTP,将化学能转变成机械能再转变成向内的收缩力,缩小自身直径,拉动隔膜内陷,直到细胞分裂结束,形成新的两个细胞。在大肠杆菌中,
论文部分内容阅读
一系列被称为分裂体的蛋白质复合物介导着原核细胞的分裂。这种分裂体的组装是由微管蛋白同源物FtsZ在分裂位点聚合成环状结构,即收缩环(Z环)开始的。FtsZ作为主要的细胞骨架蛋白,在细胞分裂中起到了关键的作用。FtsZ原丝纤维由GTP的结合和水解调节聚合和解聚循环,通过水解GTP,将化学能转变成机械能再转变成向内的收缩力,缩小自身直径,拉动隔膜内陷,直到细胞分裂结束,形成新的两个细胞。在大肠杆菌中,Z环含有20多种相关蛋白,其中既包括负调控因子,也包括正调控因子。如负调控蛋白MinC和SulA可以直接抑制FtsZ聚合,调节Z环的形成。同时,包括ZipA和ZapA在内的正调控蛋白在体外可以增强FtsZ的组装,促进其横向接触形成束状结构,稳定体内的Z环结构。ZapA是一个小分子的分裂调控蛋白,可稳定FtsZ单体之间相对较弱的侧键。在铜绿假单胞杆菌测序的研究中,经常有研究者把另外一种蛋白也标记为ZapA。铜绿假单胞杆菌ZapA(PaZapA)由基因pa5227编码,而这种新蛋白由基因pa5407编码。通过序列比对发现这两种蛋白的序列相差很大,我们将新蛋白命名为Zap L(ZapAlike)。本研究把铜绿假单胞菌ZapA和铜绿假单胞菌ZapL(PaZapL)对铜绿假单胞菌FtsZ(PaFtsZ)的相互作用进行对比研究,以此来研究PaZapL的功能以及生化特性。由于基因pa5405-pa5407位于一个基因簇上,那么对这几个基因的研究,也可以使我们进一步了解PaZapL的功能。大肠杆菌中也有一种小分子蛋白被一些测序结果标注为ZapA(EcZapA),但被标注的这类蛋白也和EcZapA蛋白有很大区别。通过检索这个蛋白质序列,我们发现这些蛋白主要存在于λ-噬菌体、志贺氏菌、以及其他一些噬菌体中。噬菌体中含有的序列非常有限,所以这个蛋白的生化特性和功能就值得去探究。尽管这个蛋白主要可能存在于噬菌体中,并且和PaZapL序列相似度不高,但是我们的研究发现,它和PaZapL具有一定的相似特性,所以在本课题研究中将大肠杆菌中这个新蛋白命名为EcZapL(EcZapAlike)。通过研究大肠杆菌ZapL与大肠杆菌FtsZ(EcFtsZ)的相互作用来探究EcZapL的功能以及生化特性。从电镜负染色结果可以看出PaZapL可以诱导PaFtsZ形成两条平行的原丝纤维结构,而EcZapL可以诱导EcFtsZ形成束状结构的原丝纤维。除此之外,从EcZapL和EcFtsZ混合后的电镜负染色结果可以看出,当EcZapL存在的情况下,也形成了一些闭合的单聚原丝纤维结构。通过检测PaZapA、PaZapL、EcZapL分别对PaFtsZ和EcFtsZ的GTP酶活性的影响发现,不断升高体系中PaZapA、PaZapL、EcZapL的浓度时,对应的FtsZ的GTPase的水解速率相应地降低,但是都只有轻微的影响。通过光散射信号的检测,当我们将PaZapA和PaFtsZ混合后,检测到其可以产生较强的光散射信号,有很短的延迟几乎观察不到,在大约50s到达最大值后光散射信号快速下降。检测PaZapL和PaFtsZ混合物的光散射信号发现其光散射信号在大约200 s之前快速上升,然后处于平缓状态,并没有下降趋势。当检测EcZapL和EcFtsZ混合物的光散射信号可以看到在出现了短暂延迟后,光散射信号表现出持续稳定上升的趋势,没有出现快速上升阶段,也没有表现出解聚动力学,其原丝纤维结构相对稳定。PaZapA、PaZapL、EcZapL分别与对应的FtsZ的混合物都出现了强的光散射信号,但是它们却表现出不同的动力学特征。我们使用荧光倒置显微镜来观察PaZapL和EcZapL分别在铜绿假单胞杆菌和大肠杆菌中的定位。结果表明GFP-Pa Zap L,GFP-EcZapL的表达主要出现在细胞的中间位置。我们推测其两者功能和PaZapA以及EcZapA相似,均是收缩环的结合蛋白,参与到收缩环的组成。但是与ZapA相似,它们并不是分裂必需的蛋白,对铜绿假单胞杆菌Zap L的敲除,并不会影响细菌的生长。从Pa5405、Pa5406、PaZapL和PaFtsZ混合后的电镜负染色结果中可以看出PaFtsZ形成了大的束状结构的原丝纤维。而值得注意的是,当Pa5405、PaZapL和PaFtsZ混合后出现了一些闭合的微型环和高度弯曲的构象,而且也没有观察到PaZapL和PaFtsZ混合后所形成的两条平行的原丝纤维结构。它们之间是如何互相作用,互相调节的尚需要进一步研究。本课题研究了一种新的细菌收缩环结合蛋白ZapL的功能性质及其生化特性,通过结果我们初步推测PaZapL和EcZapL可能是细胞分裂机制的正调控因子,对于更精确地实验结果还在进一步的实验进行中。
其他文献
细胞群体行为决定了生命活动,直接反映体内生理和病理状况。活细胞实验相较于传统实验方式可以提供更多生物信息,提高人们对生命机制的理解,促进生物医学和临床应用的发展。对细胞行为和功能的研究依赖于体外活细胞培养系统所提供的温度、湿度和气体等环境条件。但是传统活细胞培养系统普遍存在成本高和便携性差等缺点,不适用于长距离运输生物样本,在很大程度上影响了细胞和生物组织的活性,导致生物医学实验结果重复性差。本研
大麻科(Cannabaceae)隶属于固氮分支蔷薇目(Rosales),该科约包含10属182种,间断分布于新、旧世界的热带和亚热带地区,部分物种分布至温带地区。大麻科许多物种具有重要的经济价值和生态价值。以往对于大麻科的系统学研究主要依据形态学性状、叶绿体和核糖体DNA片段,虽部分属间系统发育关系得到较好的解决,但大麻科基部白颜树属(Gironniera Gaud.)和Lozanella Gre
人类赖以生存的粮食(种子和果实)是植物有性生殖的产物。在被子植物中,成功的有性生殖需要花粉及胚囊的正常发育、花粉管正确靶向胚珠的生长、精卵细胞的融合等一系列事件。一直以来,被子植物有性生殖研究的重点之一是分离参与这些事件的关键基因。近年来,随着农杆菌介导的遗传转化方法的成熟,大量的T-DNA插入突变体已被获得并用于被子植物有性生殖的研究。在本研究中,我们分离并克隆了一个参与生殖过程的基因tef。主
自然界中的植物通常处于异质性环境中,而克隆植物可以通过生境选择行为有效地获取异质性分布的资源,从而适应异质性的生境。克隆子株的生长明显受到母株环境的影响,因此,克隆植物的生境选择行为极有可能会受其母株环境的调控。UV-B辐射作为太阳光谱中的重要组分,在植物的生长发育过程中发挥着不可忽视的作用。克隆母株的UV-B辐射经历必然也会影响克隆植物的生境选择行为,而相关研究未见报道。在本研究中,克隆植物蛇莓
作为反映植物碳经济和水分运输策略的重要性状,经济性状、水力性状以及二者之间的权衡关系受到了广泛的关注,但对于个体发育过程中这两类功能性状及其关系变化的研究较少。在生长过程中随着树木的升高,受到外界环境水分条件和自身遗传因素的影响,植物的水力环境会发生很大的改变,植物水分利用策略就会相应变化,进而影响经济性状和个体的生存与生长。本文选取了秦岭北部和黄土高原南部的常见木本植物,通过研究功能性状(经济和
近些年来,抗生素类药物在全世界范围内的生产量和使用量越来越大,并且在饮用水和污水处理厂的排放水中常能检测到抗生素的存在。由于抗生素的密集使用和持续释放,世界各地的水体和土壤中都发现了高浓度且持续的抗生素。这种严重污染会破坏人类健康并加剧生物体耐药性相关的风险。此外,抗生素及其代谢物对生物和人体具有潜在和持久的危害,这使得抗生素在环境中的残留问题突出。红霉素(ERY)是一种常见的大环内酯类抗生素,在
叶绿体分子伴侣CPN60(Chaperonin 60)属于分子伴侣家族,分子伴侣可以帮助多种底物进行折叠与组装,它主要分为两种类型,一型分子伴侣和二型分子伴侣,CPN60属于一型分子伴侣。在拟南芥中,组成CPN60结构的蛋白亚基有六种CPN60α1、CPN60α2、CPN60β1、CPN60β2、CPN60β3、CPN60β4;以及三种共伴侣蛋白CPN10-1、CPN10-2与CPN20。目前虽然
复杂边界为细菌、真菌等微生物提供了固有的生存环境,同时微生物的生命运动也对微环境产生影响。例如细菌通过鞭毛拍打获得自身整体平动与转动,因而在软物质领域中被当作一类典型自驱动的主动粒子,它显著区别于经典的热运动主导的常规胶体被动粒子。本论文以自主运动的细菌为研究对象,探究复杂边界条件下主、被动粒子的相互作用。这为复杂环境下细菌行为的调控、细菌运动机制的探索以及细菌的实际应用提供了方案和思路。首先,探
斑马鱼具有光学透明性、遗传可操作性、与人类基因同源性等特点,因此非常适合用于分子基因检测和药物筛选。斑马鱼的运动能力通常可以用来反映其大脑功能紊乱、运动功能受损和对环境变化的敏感性等。研究者发现,人体中Lipin1蛋白的表达缺失会使得成人出现肌无力症状且伴随着周围神经的病变,而斑马鱼可以用Lipin1的缺失来模拟相应的神经肌肉表现。目前,在斑马鱼模型的运动表现研究中,研究人员常采用触碰观察法。而在
纳米通道单分子检测技术具有方法简单、无需标签、实时监测的优点,在生物、化学领域受到广泛关注。与生物纳米通道相比,固态纳米通道孔径尺寸和形状可调,在各种条件(p H值、温度、浓度等)下均具有出色的热稳定性和化学稳定性,因此,广泛应用于核酸、蛋白质和单细胞的检测。但是,将固态纳米通道应用于单分子检测技术时,通道本身的离子电流整流(ICR)因素是不可忽视的。ICR主要研究通道内部的离子输送,通过改变外界