原核生物脂滴主要蛋白的确定及初步研究

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kevingod1981
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脂滴是参与中性脂储存,代谢,及运输的细胞器。它的研究能够大大推动人类代谢疾病预防与治疗,以及生物能源的开发利用。由于受到其它细胞器的影响,真核生物脂滴研究相对原核生物要复杂困难的多。另外,由于原核生物更容易用于生物能源,特别是生物柴油的开发利用。因此,本文以原核生物Rhodococcussp.RHA1为模型,对其脂滴的形成和动态变化进行了探索研究。成功地纯化了细菌脂滴,分析鉴定了脂滴蛋白,确定了两种脂滴可能的骨架蛋白,并对其中一种展开了较深入的研究,发现它参与调节脂滴大小。   由于细菌脂滴研究还处在初期阶段,基本没有相应的研究手段,尤其是脂滴标记蛋白仍处于未知之中。因此,我们在总结和分析不同物种脂滴纯化方法的基础上,提出了对于没有标记蛋白的脂滴在纯度方面的多种鉴定手段,包括判断脂滴是否破裂以及脂滴组分中是否含有其它膜成分污染。利用总结出的方法首次从原核生物中纯化出高纯度的脂滴,并用形态学和生化方法验证了细菌脂滴的纯度。   我们用高纯度的脂滴进行脂滴全蛋白质组学以及比较蛋白质组学的分析,并用Westernblotting和GFP荧光定位的方法验证了脂滴蛋白质组学的结果。综合比较蛋白质组学、生物信息学的方法,在228个脂滴蛋白中,我们发现了细菌脂滴的两个主要蛋白,Ro02104和PspA。其中Ro02104属于Apolipoprotein家族,该家族蛋白被认为是动物血浆中脂蛋白颗粒的结构蛋白;而PspA与细胞内囊泡的形成和稳定有关。   为了进一步了解与分析这两个基因的功能,我们将这两个基因敲除后进行了电镜观察。在ro02104的敲除株中,脂滴明显增大。同时脂滴的数目显著减少,但甘油三酯的含量并没有明显的变化。因此,该蛋白在维持脂滴的稳定性方面发挥着重要作用。在野生状态下,它维持着脂滴与脂滴之间不相互融合,而当菌体中缺少该蛋白时,脂滴就会相互融合成超大型的脂滴。并且通过生物信息学的分析发现该蛋白的N端有明显的Apolipoprotein结构域。因此,我们过表达了不同的Ro02104的N端片段与GFP的融合蛋白,发现其N端的前146个氨基酸对整个蛋白在脂滴的定位起到关键作用。基于该蛋白的功能及定位,我们将ro02104命名为MLDS(MicroorganismLipidDropletSmall)。   在果蝇以上的高等动物中,脂滴的结构蛋白为PAT家族蛋白,而在低等的物种中却没有发现有该家族的蛋白。在细菌中我们发现Apolipoprotein家族的MLDS为脂滴主要功能蛋白。因此,为了更进一步了解PAT家族蛋白和Apolipoprotein家族蛋白的相互关系,我们在不同物种中的选取这两个家族的蛋白并分析了它们的分子进化关系,通过生物信息学的比对发现在6组分支中都含有Apolipoprotein。所以,我们提出Apolipoprotein-likeprotein的假说,认为这些蛋白很可能是在进化上更为保守的脂滴结构蛋白。
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