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生物钟是调控生物代谢和行为的内源计时系统,它广泛存在于自然界的各种生物体内。蓝藻是目前已知的具有生物钟的最简单的生物。其生物钟核心是kai基因簇及其编码的KaiA、KaiB、KaiC蛋白。其中KaiC蛋白是蓝藻生物钟机制的核心部分,通过对kai基因簇转录的调控,可以调节Kai蛋白的表达,并且这3种蛋白则通过自身的相互作用,能够对KaiC的磷酸化状态进行调节,从而产生昼夜节律信息。KaiC磷酸化状态的变化会影响它与其他蛋白的相互作用,并使许多与生物钟相关的基因表达呈现出昼夜节律性。
为了研究铜绿微囊藻(Microcystisaeruginosa)的钟基因KaiC的功能,寻找与其相互作用的蛋白,本文利用酵母双杂交的方法来钓取未知的相关基因。
在取得pGBKT7—kaiC后,我们检测了其能够在酵母AH109中正常表达,并且不会产生毒性影响酵母AH109的生长,且不具自激活性。实验表明,可以将pGBKT7—kaiC作为酵母GAL4双杂交系统的钓饵载体,从铜绿微囊藻基因组文库中钓取与KaiC相互作用的蛋白。
利用载体pGADT7构建了铜绿微囊藻MicrocystisaeruginosaPCC7820的染色体DNA文库,通过上述酵母双杂交系统的反复筛选和验证,共找到了11个不同的与KaiC蛋白有相互作用的蛋白,其中3个蛋白C99、C196及C10为铜绿微囊藻的蛋白。根据比对结果,我们对C99和C196进行了异源表达,并对其与KaiC蛋白的相互作用进行了进一步研究。
由于铜绿微囊藻C99蛋白的基因序列未知,我们采用KaiC蛋白与铜绿微囊藻PCC7820的KaiC蛋白具有很高的相似性的集胞藻中的OmpR代替C99进行研究。将集胞藻OmpR基因在大肠杆菌中得到可溶性表达后,通过体外pull—down的方法验证了其在体外与KaiC蛋白不会发生相互作用,同时酵母双杂交方法验证结果表明集胞藻中的OmpR蛋白与KaiC蛋白在体内也不会发生相互作用。
另外,对铜绿微囊藻C196蛋白进行了在大肠杆菌的异源表达后,通过Far—western的方法验证了该蛋白在体外与KaiC蛋白有相互作用,进而推断C196很可能是与铜绿微囊藻生物钟调控有关的蛋白。
本实验对与铜绿微囊藻生物钟蛋白复合体的核心部分KaiC蛋白的相互作用蛋白进行了初步的研究,对于阐明生物钟节律的信号输出途径提供了理论依据,为铜绿微囊藻生物钟分子机制的研究奠定了基础。铜绿微囊藻