酿酒酵母转运蛋白Agp1p泛素化对氮源利用的影响

摘要:【目的】研究酿酒酵母细胞膜关键氮源转运蛋白Agp1p的泛素化对其氮源利用的影响。【方法】构建一个基于双分子荧光互补技术的泛素化检测载体,检测Agp1p是否受到泛素化。采取定点突变的方法对Agp1p中可能的泛素化位点进行突变,研究其泛素化的关键作用位点及其对酿酒酵母氮源利用的影响。【结果】在谷氨酰胺、精氨酸、脯氨酸及铵盐为唯一氮源的培养基中,转运蛋白Agp1p均受到泛素化调控。定点突变实验结果显示,与出发菌株相比,潜在泛素化位点突变后,菌体荧光强度均有一定程度减弱。其中四重突变体Agp1pK11,14,98,112R荧光强度最弱,表明泛素化过程被显著抑制。系列突变菌株在9种氨基酸为复合氮源以及尿素为单一氮源的发酵实验表明,四重突变体菌体氮源利用率提高效果显著。【结论】转运蛋白Agp1p的泛素化受到不同氮源的影响,泛素化位点突变可以显著影响其泛素化过程,从而改变细胞对氮源的利用过程。     

组氨酸氨解酶HutH对副溶血弧菌生物学特性及致病性的影响

组氨酸氨解酶(HutH)作为组氨酸代谢通路上的第一个代谢酶,控制细菌内部组氨酸的代谢。HutH在多数细菌中高度保守,参与细菌的能量代谢平衡。【目的】选取HutH作为研究对象,探究其对副溶血弧菌生物学特性以及致病性的影响。【方法】利用同源重组的方法构建缺失株ΔhutH和回补株CΔhutH。研究HutH对副溶血弧菌生长特性、组氨酸利用能力、组氨酸代谢相关基因表达水平、运动性、生物被膜、环境耐受、细胞毒性以及对小鼠毒力的影响。【结果】与野生型菌株相比,hutH基因缺失不影响副溶血弧菌的生长特性、耐酸耐碱能力、耐盐能力和群集运动。但ΔhutH在组氨酸作为唯一碳源的M9极限培养基中生长受到显著抑制。另外,我们证实,hutH基因缺失使组氨酸代谢操纵子内的相关基因转录水平显著下降,基因VP0889的表达水平提高。hutH基因缺失导致副溶血弧菌生物被膜形成能力下降、泳动能力下降、对HeLa细胞的毒性降低、对ICR小鼠的致死率显著降低。【结论】本研究表明,hutH基因缺失影响副溶血弧菌代谢组氨酸的能力,而且首次证实,HutH在副溶血弧菌的生物被膜形成、运动性和对小鼠毒力等方面具有重要作用,为从调控组氨酸...     

地中海富盐菌PhaE蛋白乙酰化修饰对其功能的影响

【目的】研究地中海富盐菌PHA合酶(Pha EC)中Pha E亚基乙酰化修饰对其功能的影响,探讨乙酰化修饰对菌体生理代谢的调控作用。【方法】蔗糖密度梯度离心收集PHA颗粒,质谱鉴定颗粒结合蛋白Pha E的乙酰化位点。将乙酰化位点(赖氨酸,K)分别突变为精氨酸(R)(模拟去乙酰化)或谷氨酰胺(Q)(模拟乙酰化),利用同源双交换原理,将突变后的基因原位敲入基因组。以野生型为对照,检测突变对菌体生长、葡萄糖消耗和PHA合成能力的影响。利用Western blot检测PHA颗粒上Pha E的含量,进一步分析乙酰化修饰对蛋白功能的影响。【结果】在Pha E蛋白105位和170位赖氨酸(K)2个位点检测到乙酰化修饰。利用遗传操作系统将突变的基因原位敲入,共得到6种突变株。发酵结果表明,任何一种单突变对菌体生长及PHA合成的影响均不明显。但当2个位点同时突变成精氨酸(K105R/K170R)时,突变株生长及合成PHA的能力均受到明显抑制,2个位点同时突变成谷氨酰胺(K105Q/K170Q)则无明显影响。进一步的Western blot结果表明,突变成精氨酸的双突变株的PHA颗粒上,Pha E蛋白的含量相较于野生型约降低了一半。【结论】Pha E蛋白的去乙酰化能够导致菌株利用葡萄糖合成PHA的能力显著降低,其可能原因是降低了Pha E与PHA颗粒或PHA颗粒上Pha C的结合能力,从而降低了Pha EC合酶的活性。     

LUBAC介导RabGEF1的线性泛素化修饰

目的 验证RabGEF1 (Rab guanine nucleotide exchange factor 1)为线性泛素化修饰的新底物。方法 在pEF6/MycHis C载体中克隆人RabGEF1基因。通过免疫共沉淀（Co-IP）实验验证RabGEF1和HOIP的相互作用。利用GST-pulldown实验探索RabGEFl与HOIP相互作用结构域。通过免疫荧光实验验证RabGEF1和HOIP的相互作用与亚细胞定位。应用体内泛素化实验检测RabGEF1的线性泛素化修饰。通过NTA-His泛素化实验进一步明确RabGEF1能够发生线性泛素化修饰。将RabGEF1的泛素化蛋白质样品进行质谱分析，根据质谱结果提示的RabGEF1泛素化位点构建赖氨酸位点突变质粒，进一步在体内泛素化实验中验证RabGEF1的线性泛素化修饰位点。结果 RabGEF1与HOIP存在相互作用，且HOIP通过ZF-NEF结构域与RabGEF1发生直接相互作用。RabGEF1与HOIP共同定位于细胞质。LUBAC介导RabGEF1发生线性泛素化修饰依赖于LUBAC酶活性，RabGEF1泛素化修饰位点为K158。结论 Rab...     

敲降VPS28基因对中国荷斯坦奶牛乳脂合成的调控

本课题组前期通过GWAS研究,发现VPS28基因在荷斯坦奶牛乳腺组织中特异性高表达,且其5′-UTR的突变位点-58C>T与乳脂性状关联,但其对乳脂性状的调控机理尚未明确。本研究为了明确VPS28基因及其突变位点-58C>T对乳脂的调控机理,首先利用启动子活性分析检测突变位点-58C>T对VPS28基因的影响,发现该突变位点显著降低VPS28基因启动子活性;然后利用RNA干扰技术敲降奶牛原代乳腺上皮细胞中VPS28基因表达量,检测VPS28通路和乳脂合成相关基因mRNA表达量以及细胞中脂肪滴形态,分析结果发现敲降VPS28基因可降低泛素化-溶酶体和泛素化-蛋白酶体通路基因和乳脂合成相关基因的表达量,并提高细胞中甘油三酯的合成,预示VPS28基因可能通过泛素化-溶酶体和泛素化-蛋白酶体途径调控乳脂生成。本研究结果在转录组水平揭示VPS28基因对乳脂合成的调控机制,为奶牛乳脂性状的分子育种研究提供参考依据。     

Src与胶原同源插头蛋白(Shc)调控曲格列酮引起的PAE细胞自噬

【目的】明确Src与胶原同源插头蛋白(Src homology and collagen homology,Shc)调控曲格列酮(troglitazone,TZ)引起的猪血管内皮(porcine aortic endothelial,PAE)细胞自噬的机制。【方法】我们先利用激光共聚焦显微镜、蛋白免疫杂交检测了TZ引起的PAE细胞自噬;然后通过siRNA干扰敲降Shc,转染wtShc、3mShc等质粒的方法确定了p52Shc参与自噬的调控;最后通过siRNA干扰敲降Ulk1得到最终结论。【结果】通过研究发现,敲降Shc,会增加细胞的自噬;而过量表达p52Shc抑制了TZ引起的细胞自噬;p52Shc抑制自噬与其自身的酪氨酸磷酸化位点Tyr239、Tyr240和Tyr317相关;同时发现,p52Shc能抑制自噬调节分子磷酸腺苷激活的蛋白激酶(AMP-activated protein kinase,AMPK)及其下游底物Unc51样激酶1(UNC-51-like kinase-1,Ulk1)的活性。【结论】Shc通过调控AMPK与Ulk1的磷酸化调节TZ引起的细胞自噬。     

耐辐射奇球菌铁结合蛋白DRA0258的抗氧化功能

【目的】通过对极端环境耐受的耐辐射奇球菌Deinococcus radiodurans R1全基因组进行序列比对分析,获得具有铁储备蛋白Ferritin类似功能基序的未知功能蛋白DRA0258,采用分子生物学技术对该蛋白的功能和性质进行了验证和分析。【方法】首先对DRA0258进行克隆表达和纯化,并经络合物显色法测定蛋白上铁结合含量;通过三段连接敲除法构建dra0258突变株,检测突变株在双氧水协迫下的生存率、总抗氧化活性及过氧化氢酶活性;利用实时定量PCR检测突变株内抗氧化酶类及铁转运相关性调控蛋白的基因转录水平。【结果】经体内外蛋白铁含量检测证实DRA0258具有一定的铁结合能力;双氧水生存率实验表明dra0258的缺失导致细胞的抗氧化能力显著下降;过氧化氢酶活性、总抗氧化活性检测及抗氧化酶类的基因转录水平检测证实dra0258基因的缺失导致细胞内一些抗氧化基因转录水平下调,细胞的抗氧化应激系统受到损伤,并影响了一些铁调控网络蛋白的基因转录水平。【结论】本研究证实DRA0258是一种铁结合蛋白,该编码基因的缺失影响胞内铁转运系统并使细胞抗氧化能力下调。     

抑制eIF3I蛋白的泛素化降解促进人宫颈癌细胞增殖

目的:研究eIF3I蛋白在细胞中的泛素化修饰,阐明其对人宫颈癌细胞系Hela增殖的影响.方法:通过点突变技术获得突变体K282R,与野生型eIF3I比较泛素化的水平,研究细胞内的泛素化修饰调控.经流式细胞仪分析细胞周期,研究野生型蛋白eIF3I和突变体K282R对Hela细胞的细胞周期影响.再从周期蛋白水平研究eIF3I对细胞增殖的调控作用.结果:突变体K282R比野生型eIF3I蛋白的外源表达量大.在Hela细胞中K282R突变体的泛素化水平低,抑制了该蛋白的泛素-蛋白酶体途径降解.过表达eIF3I能上调周期蛋白Cyclin D1的表达量,促进细胞进入由G1期进入S期.同时,泛素化程度低的突变体K282R具有较强的促进细胞增殖的作用.结论:抑制eIF3I的泛素-蛋白酶体途径降解能上调周期蛋白CyclinD1的表达,促进肿瘤细胞增殖,提示eIF3I在细胞增殖和肿瘤发生发展中发挥作用.     

S6K1 C端自抑制假底物结构域磷酸化与Akt去磷酸化协同调节SP600125诱导巨核细胞系多倍体化

目的:探讨JNK抑制剂SP600125诱导巨核细胞白血病系多倍体化的调控机制。方法:用SP600125和3种抑制剂(PD184352、U0126和LY294002)处理Dami和CMK细胞,用点突变技术对核糖体蛋白S6激酶1(S6K1)C端自抑制假底物结构域和疏水基序突变构建的S6K1质粒转染细胞,流式细胞术分析细胞的DNA倍性,Western印迹检测S6K1、MAPK和Akt蛋白的表达及磷酸化修饰位点的变化。结果:当单独使用3种抑制剂时,对Dami和CMK细胞的倍性无影响。当SP600125与3种抑制剂联合时,尽管PD184352下调了p44/42 MAPK在Thr202/Tyr204位点的磷酸化,但其并不抑制SP600125诱导的Dami和CMK细胞的多倍体化;相反,U0126抑制SP600125诱导的Dami和CMK细胞的多倍体化,但并不下调p44/42 MAPK的磷酸化;而LY294002增加Akt的磷酸化,并阻断SP600125诱导的Dami和CMK细胞的多倍体化。这3种抑制剂均在SP600125诱导的多倍体Dami和CMK细胞中部分抑制S6K1的Thr421/Ser424磷酸化,但并不增加S6K1的Thr389磷酸化。转染S6K1突变质粒的Dami细胞,并没有对SP600125诱导的多倍体化产生影响,同时,无论是模拟磷酸化或去磷酸化的Thr389突变均对SP600125诱导的多倍体化无影响,且未显现出与LY294002的协同作用。C端自抑制假底物结构域突变质粒(S6K1-D3E)可以进一步阻断SP600125诱导的已经被LY294002部分阻断的Dami细胞多倍体化。结论:S6K1的C端自抑制假底物结构域磷酸化与Akt去磷酸化协同调节SP600125诱导巨核细胞白血病系的多倍体化。     

酿酒酵母芳樟醇耐受性的工程改造

【背景】芳樟醇具有特殊的香气和多种生物学活性,是食品、医药和化妆品行业的重要原料。随着合成生物学的高速发展,代谢改造微生物进行芳樟醇生物合成是当前研究的一大热点。然而在微生物的生物合成中,芳樟醇对底盘细胞的毒性是一大瓶颈问题,也是其他单萜物质生物合成的共性问题。【目的】建立合理的耐受性改造方法,以提高微生物宿主细胞对芳樟醇的耐受性。【方法】以酿酒酵母BY4741为研究对象,通过对ABC转运蛋白、活性氧调控相关酶及转录调控因子的过表达,考察它们对酿酒酵母芳樟醇耐受性的影响,并通过对酿酒酵母细胞进行定向驯化,筛选耐受性提高的酿酒酵母突变株。【结果】单独过表达ABC转运蛋白(Yor1、Snq2、Pdr5、Pdr15和Pdr18)、ROS调控相关酶(Gre2、Ctt1、Yhb1、Gpx2、Trr1、Trx2和Gsh2)及转录调控因子(Ino2、Yap1、Yap5和Stb5)并不能有效提高酿酒酵母的耐受性,但在传代适应性驯化过程中获得了两株耐受性提高的酿酒酵母突变株,将芳樟醇的致死浓度从430mg/L提高到了645mg/L以上。进一步通过基因组重测序分析揭示了驯化菌株突变位点。其中YBR074W...     

水稻内生菠萝泛菌YJ76吲哚产量上调突变株的鉴定及生理性状

菠萝泛菌(Pantoea ananatis)YJ76是从水稻"越富"品种中分离的优势内生菌,与宿主水稻互作时具有多种促生作用,其分泌的吲哚作为细菌种内及种间的信号分子参与调控多种生理生化行为。[目的]筛选获得与吲哚调控相关的突变株,鉴定突变位点并研究突变基因对菌株的生存适应性以及对宿主水稻定殖和促生的影响,为研究吲哚调控通路奠定基础。[方法]用双亲本接合法构建YJ76的mTn5转座子插人突变文库,以染色体步移TAIL-PCR技术鉴定突变基因,最后探究基因突变对菌体产生的影响。[结果]筛选到1株吲哚产量大幅上升的YJ76突变株M04,鉴定突变位点为一个长度195 bp未报道过的新基因,将其命名为ipc(indole production control),基因突变后增强了YJ76对重金属、四环素和酸的抗性,也增强了菌体对宿主水稻定殖和促生的能力。[结论]吲哚产量上调的ipc突变株能够提高菌体生存适应性并增强其对宿主水稻定殖和促生的能力。     

半理性改造提升细菌漆酶Lac15的催化活性

[目的]漆酶可氧化各种底物,在多个工业领域有很好的潜在应用价值.Lac15是一种微生物漆酶,已表现出可观的应用潜能,可望通过蛋白质工程改造提升和拓展其应用.[方法]通过基于结构分析的半理性改造策略,选取推测与电子/质子转移或底物结合直接或间接相关的位点进行定点突变,并测定突变酶对各种底物的活性及酶学性质.[结果]部分突...     

Involvement of histidine permease (Hip1p) in manganese transport in Saccharomyces cerevisiae

In a search for components involved in Mn²⁺ homeostasis in the budding yeast Saccharomyces cerevisiae, we isolated a mutant with modifications in Mn²⁺ transport. The mutation was found to be located in HIP1, a gene known to encode a high-affinity permease for histidine. The mutation, designated hip1–272, caused a frameshift that resulted in a stop codon at position 816 of the 1812-bp ORF. This mutation led to Mn²⁺ resistance, whereas the corresponding null mutation did not. Both hip1–272 cells and the null mutant exhibited low tolerance to divalent cations such as Co²⁺, Ni²⁺, Zn²⁺, and Cu²⁺. The Mn²⁺ phenotype was not influenced by supplementary histidine in either mutant, whereas the sensitivity to other divalent cations was alleviated by the addition of histidine. The cellular Mn²⁺ content of the hip1–272 mutant was lower than that of wild type or null mutant, due to increased rates of Mn²⁺ efflux. We propose that Hip1p is involved in Mn²⁺ transport, carrying out a function related to Mn²⁺ export.     

Ribosome Association and Stability of the Nascent Polypeptide-Associated Complex Is Dependent Upon Its Own Ubiquitination

In this work we addressed the role of ubiquitination in the function of the nascent polypeptide-associated complex (NAC), named EGD in the yeast Saccharomyces cerevisiae. To this end, we first identified the lysines residues required for ubiquitination of EGD/NAC. While simultaneous mutation of many lysines in the α-subunit of NAC (Egd2p) was required to abolish its ubiquitination, for the β-subunit of NAC (Egd1p), mutation of K29 and K30 was sufficient. We determined that the ubiquitination of the two EGD subunits was coordinated, occurring during growth first on Egd1p and then on Egd2p. Egd2p was ubiquitinated earlier during growth if Egd1p could not be ubiquitinated. The use of mutants revealed the importance of EGD ubiqutination for its ribosome association and stability. Finally, our study demonstrated an interaction of EGD/NAC with the proteasome and revealed the importance of the Not4p E3 ligase, responsible for EGD/NAC ubiquitination, in this association.     

乳酸乳球菌双组分系统调控有氧呼吸的研究

【背景】乳酸乳球菌作为食品行业的代表性菌株,如何通过双组分系统响应环境因子与代谢调控的分子机制研究,对发酵食品产业和益生菌制剂行业有着重要的意义。【目的】探究乳酸乳球菌双组分系统对有氧呼吸代谢调控的相关网络,为乳酸菌适应性代谢研究提供新思路。【方法】采用生物信息学方法,系统性地分析乳酸乳球菌双组分系统组氨酸激酶和反应调节因子的结构域组成及预测双组分系统功能,筛选出与有氧呼吸有潜在联系的双组分,并进一步通过基因转录表达和非靶向代谢组学验证。【结果】以乳酸乳球菌的代表菌株NZ9000为例构建相互作用蛋白网络,显示双组分系统与丙酮酸代谢网络关键连接点为丙酮酸铁氧还蛋白氧化还原酶(nifJ)。在不同的生长时期,Lactococcus lactis NZ9000双组分转录表达在延滞期变化显著。与厌氧培养相比,有氧培养和有氧呼吸培养的菌体双组分呈现下调趋势。双组分系统参与乳酸菌氧化应激和血红素胁迫过程。【结论】明确乳酸乳球菌参与有氧呼吸的双组分系统以及代谢通路,有助于提高发酵剂、益生菌剂的存活率和竞争力。     

FtsZ(236-245)区域的两性螺旋特性对大肠埃希氏菌FtsZ组装和功能的影响

【目的】探索大肠埃希氏菌(Escherichia coli,E.coli)FtsZ(236-245)结构域两性螺旋特性对FtsZ组装和FtsZ-FtsA相互作用的影响。【方法】利用分子克隆和定点突变技术,构建FtsZ及其突变体表达载体,亲和纯化获得相应目标蛋白;通过同源重组和Pl转导构建QN23-QN29菌株;利用活细胞成像观察FtsZ及其突变体的胞内定位特点;膜蛋白分离和Western blot分析FtsZ突变体的膜结合特性变化;非变性胶分离和体外聚合分析检测定点突变对FtsZ单体组装特性的影响;免疫沉淀和Far Western blot实验检测FtsZ/FtsZ~*-FtsA间的相互作用。【结果】FtsZ~(E234A/K)和FtsZ~(E241A/K)突变体的功能活性降低、备突变体在E.coli内不能正确定位和形成功能性Z环;E237A/K和E241A/K位点突变致备突变体聚合能力降低、FtsZ*-FtsA的相互作用减弱和FtsZ的膜结合特性变化。【结论】E237和E241是影响FtsZ(236-245)区域两性螺旋特性和FtsZ组装及FtsZ-FtsA相互作用的重要氨基酸。     

Ⅲ型效应子GALA对青枯菌在两种寄主植物上致病性的影响

[目的]研究Ⅲ型效应子GALAs对青枯菌OE1-1在不同寄主植物致病性上的影响。[方法]构建青枯菌OE1-1的多种GALA缺失突变体,通过根切和叶片注射等方法研究GALAs对青枯菌OE1-1致病力和细胞内增殖能力的影响。[结果]GALA多基因缺失突变体对寄主烟草的致病力减弱,在烟草体内细菌繁殖能力较野生型明显降低,但在寄主番茄上不影响其致病性。[结论]GALA效应子对青枯菌OE1-1在烟草植株致病性上展现协同作用。     

In vivo synthesis of histidine by a cloned histidine ammonia-lyase in Escherichia coli

Histidine ammonia-lyase catalyzes the first step in histidine catabolism, the deamination of histidine to urocanate and ammonia. In vitro experiments have shown that histidine ammonia-lyase also can catalyze the reverse (amination) reaction, histidine synthesis, relatively efficiently under extreme reaction conditions (4 M NH4OH, pH 10). An Escherichia coli hisB deletion strain was transformed with a pBR322 derivative plasmid (pCB101) containing the entire Klebsiella aerogenes histidine utilization (hut) operon to determine whether the catabolic histidine ammonia-lyase could function biosynthetically in vivo to satisfy the histidine auxotrophy. Although the initial construct did not grow on media containing urocanate and ammonia as a source of histidine, spontaneous mutants possessing this ability were isolated. Four mutants characterized grew at doubling times of 4 h compared with 1 h when histidine was present, suggesting that histidine synthesis, although unequivocally present, remained growth limiting. Each mutant contained a plasmid-encoded mutation which eliminated urocanase activity, the second enzyme in the Hut catabolic pathway. This genetic block led to the accumulation of high intracellular levels of urocanate, which was subsequently converted to histidine via histidine ammonia-lyase, thus satisfying the histidine auxotrophic requirement.