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寡孢节丛孢菌(Arthrobotrys oligospora)是第一种被公认的捕线虫性真菌,在生活史中,有寄生生长与腐生生长两种生长状态。在自然界中,当遇到线虫或其他因子刺激时,会产生用于捕捉线虫的捕食器。在研究A.oligospora捕食线虫的过程发现,在捕食线虫的过程,有一种粘附蛋白编码基因的表达水平显著上调。对这种粘附蛋白分析发现,它与人源Bystin(accession No.NP_004044)一致性为42.58%。
Bystin是一种最初在HT-H细胞中发现的粘附蛋白,bystin基因在真核生物中高度保守,分布广泛,在果蝇、哺乳动物及酵母细胞中均有发现。果蝇Bystin位于核糖体,参与细胞的生长。在哺乳动物细胞中,Bystin通常存在细胞质中,涉及细胞生长与粘附。在酵母细胞中,Enpl分布于核内参与40S亚基的合成和pre-rRNA的加工。随着研究的不断深入,Bystin越来越多的的功能被发现。对bystin基因的研究,益于更好的掌握生物体生长发育的分子机制。
本文以捕食线虫真菌A.oligospora为研究对象,初步探讨其Bystin样粘附蛋白(以下简称BYSL;其基因座位AOL_s00043g50,以下简称bysl)的亚细胞分布及其生物功能。利用基因敲除、原位标记、亚细胞定位、His-tag pull down等技术手段,对该基因亚细胞分布及功能进行探讨。期望通过本研究了解A.oligospora捕食器形态发生的分子机制。本文的主要研究内容和初步研究结果如下:
1)bysl基因敲除:利用Gibson组装技术,使用潮霉素(以下简称HygB)抗性基因替换bysl基因,构建基因敲除质粒。依据同源重组原理,在CaCl2/PEG介导下进行原生质体转化。首先,构建同源臂为1000bp的基因敲除质粒,通过原生质体转化,筛选出200株转化子,验证发现95%为敲减菌株,没有得到敲除菌株。重新构建同源臂长度为2500bp的敲除质粒。经原生质体转化,筛选出300株转化子,验证发现97%为敲减菌株,仍然没有得到敲除菌株。推断bysl可能是持家基因,完全敲除这一基因会产生致死现象,但对于多核生物来说,敲除部分细胞核内的bysl,其他的细胞核内的bysl仍然可以正常表达,对生物体进行补偿,维持生命。因此,虽未得到bysl敲除突变菌株,但却得到大量的bysl敲减菌株。
2)bysl原位荧光标记:利用Gibson组装技术,构建原位荧光标记质粒。依据同源重组的原理,在CaCl2/PEG的介导下进行原生质体转化,将bysl3’末端与单体红色荧光蛋白基因(mRFP)融合。共筛选了50株转化子,成功筛选出一株阳性菌株,转化效率为2%。对原位荧光标记菌株进行液滴培养,激光共聚焦显微镜(confocal laser scanning microscope)下观察,未观察到原位荧光标记菌株液出现显著的红色荧光。RT-RCR和Western blotting的实验结果表明mRFP基因在RNA和蛋白水平未表达。这表明mRFP基因与bysl是具有整合稳定性的,但RT-PCR和Western blotting的结果说明mRFP基因不具备表达和目标性状表现两个方面的稳定性。
3)BYSL亚细胞定位研究:首先在E.coli Rosetta中重组表达BSYL,亲和层析获得BSYL。从商业化的噬菌体文库中筛选BSYL的纳米抗体。构建表达载体,重组表达获得纳米抗体。ITC测定BYSL与纳米抗体的亲和力,但是由于蛋白容易发生聚集,导致蛋白浓度浓度较低,因此滴定未饱和,只能大体得出BYSL与纳米抗体之间的N值为0.133±0.0723,Kd值为0.237±0.0826μM,初步判断BYSL与纳米抗体间亲和力较高。用FITC标记纳米抗体,对A.oligospora菌丝进行穿膜处理,将标有FITC的纳米抗体与A.oligospora菌丝进行孵育。借助confocal和荧光染色技术对BYSL进行亚细胞定位的研究。从定位结果判定,BYSL的荧光信号主要在细胞质中,在细胞核部分没有明显的荧光信号。由此推断,BYSL是一种细胞质蛋白。
4)His-tag pull down研究:通过pull down的方法,以融合HIS-tag的BSYL蛋白为诱饵,寻找相互作用蛋白,SDS-PAGE结果表明,存在8条蛋白条带,可能与诱饵蛋白有相互作用的关系。对这8条蛋白条带进行质谱测序,分析了其中可信度最高的5种潜在互作蛋白分子,发现它们大多含有核糖体合成、核糖体亚基蛋白、蛋白质合成相关蛋白因子和酶、电子传递链复合体I亚基等功能结构域。初步推测位于A.oligospora细胞质的BYSL蛋白可能通过参与该真菌核糖体生物合成过程,从而调控真菌的生长与捕食器的形成。
Bystin是一种最初在HT-H细胞中发现的粘附蛋白,bystin基因在真核生物中高度保守,分布广泛,在果蝇、哺乳动物及酵母细胞中均有发现。果蝇Bystin位于核糖体,参与细胞的生长。在哺乳动物细胞中,Bystin通常存在细胞质中,涉及细胞生长与粘附。在酵母细胞中,Enpl分布于核内参与40S亚基的合成和pre-rRNA的加工。随着研究的不断深入,Bystin越来越多的的功能被发现。对bystin基因的研究,益于更好的掌握生物体生长发育的分子机制。
本文以捕食线虫真菌A.oligospora为研究对象,初步探讨其Bystin样粘附蛋白(以下简称BYSL;其基因座位AOL_s00043g50,以下简称bysl)的亚细胞分布及其生物功能。利用基因敲除、原位标记、亚细胞定位、His-tag pull down等技术手段,对该基因亚细胞分布及功能进行探讨。期望通过本研究了解A.oligospora捕食器形态发生的分子机制。本文的主要研究内容和初步研究结果如下:
1)bysl基因敲除:利用Gibson组装技术,使用潮霉素(以下简称HygB)抗性基因替换bysl基因,构建基因敲除质粒。依据同源重组原理,在CaCl2/PEG介导下进行原生质体转化。首先,构建同源臂为1000bp的基因敲除质粒,通过原生质体转化,筛选出200株转化子,验证发现95%为敲减菌株,没有得到敲除菌株。重新构建同源臂长度为2500bp的敲除质粒。经原生质体转化,筛选出300株转化子,验证发现97%为敲减菌株,仍然没有得到敲除菌株。推断bysl可能是持家基因,完全敲除这一基因会产生致死现象,但对于多核生物来说,敲除部分细胞核内的bysl,其他的细胞核内的bysl仍然可以正常表达,对生物体进行补偿,维持生命。因此,虽未得到bysl敲除突变菌株,但却得到大量的bysl敲减菌株。
2)bysl原位荧光标记:利用Gibson组装技术,构建原位荧光标记质粒。依据同源重组的原理,在CaCl2/PEG的介导下进行原生质体转化,将bysl3’末端与单体红色荧光蛋白基因(mRFP)融合。共筛选了50株转化子,成功筛选出一株阳性菌株,转化效率为2%。对原位荧光标记菌株进行液滴培养,激光共聚焦显微镜(confocal laser scanning microscope)下观察,未观察到原位荧光标记菌株液出现显著的红色荧光。RT-RCR和Western blotting的实验结果表明mRFP基因在RNA和蛋白水平未表达。这表明mRFP基因与bysl是具有整合稳定性的,但RT-PCR和Western blotting的结果说明mRFP基因不具备表达和目标性状表现两个方面的稳定性。
3)BYSL亚细胞定位研究:首先在E.coli Rosetta中重组表达BSYL,亲和层析获得BSYL。从商业化的噬菌体文库中筛选BSYL的纳米抗体。构建表达载体,重组表达获得纳米抗体。ITC测定BYSL与纳米抗体的亲和力,但是由于蛋白容易发生聚集,导致蛋白浓度浓度较低,因此滴定未饱和,只能大体得出BYSL与纳米抗体之间的N值为0.133±0.0723,Kd值为0.237±0.0826μM,初步判断BYSL与纳米抗体间亲和力较高。用FITC标记纳米抗体,对A.oligospora菌丝进行穿膜处理,将标有FITC的纳米抗体与A.oligospora菌丝进行孵育。借助confocal和荧光染色技术对BYSL进行亚细胞定位的研究。从定位结果判定,BYSL的荧光信号主要在细胞质中,在细胞核部分没有明显的荧光信号。由此推断,BYSL是一种细胞质蛋白。
4)His-tag pull down研究:通过pull down的方法,以融合HIS-tag的BSYL蛋白为诱饵,寻找相互作用蛋白,SDS-PAGE结果表明,存在8条蛋白条带,可能与诱饵蛋白有相互作用的关系。对这8条蛋白条带进行质谱测序,分析了其中可信度最高的5种潜在互作蛋白分子,发现它们大多含有核糖体合成、核糖体亚基蛋白、蛋白质合成相关蛋白因子和酶、电子传递链复合体I亚基等功能结构域。初步推测位于A.oligospora细胞质的BYSL蛋白可能通过参与该真菌核糖体生物合成过程,从而调控真菌的生长与捕食器的形成。