钝顶螺旋藻两种藻丝体的差异膜蛋白分析及肌动蛋白类似物的初步研究

摘要

螺旋藻(Spirulina，与节旋藻(Arthrospira)同物异名，本论文中沿用螺旋藻的称谓)营养十分丰富，蛋白质含量占细胞干重的50-70％，是迄今所发现的天然食物中蛋白质含量最高的生物。螺旋藻还含有多种生物活性物质，可以促进新陈代谢，提高机体免疫力，对多种疾病具有明显的预防和辅助治疗功效，是全球开发规模最大的经济微藻之一。通常情况下螺旋藻藻丝体呈规则的螺旋形，但在外界环境条件改变或不良环境的胁迫下，藻丝体会从正常螺旋形转变为卷曲度不同的螺旋形甚至是直线形。尽管一些学者对这种形态转变的原因和机理进行了推测和实验探索，但具体的作用机理仍不得而知。本研究利用差异膜蛋白质组学的方法，寻找钝顶螺旋藻(Spirulina platensis)不同形态藻丝体在膜蛋白表达方面的差异，并对差异结果进行初步的验证，探索螺旋藻形态转变的分子机理。 本研究分析两株钝顶螺旋藻FACHB869和882的不同形态藻丝体的膜蛋白表达差异，找到12个差异点。其中2个蛋白点在直线形藻丝体中上调，其余10个差异蛋白点在直线形藻丝体中下调表达。对这些差异点的MALDI-TOF质谱鉴定，数据库比对分析，获得了10个差异蛋白信息。其中糖基转移酶、3-磷酸甘油醛脱氢酶、隔膜位点决定蛋白MinD和杆状形态决定蛋白MreB与细胞壁合成、细胞骨架调控相关；藻胆体连接多肽CpcD、碳酸盐脱氢酶、铁氧化还原蛋白NADP还原酶和核酮糖羧化酶涉及光合作用调节，此外还有翻译调节因子和氮代谢过程相关蛋白。并对这些蛋白可能参与形态建成的调控过程进行了初步的讨论。 以差异点的质谱鉴定结果为出发点，从细胞骨架调节的角度来思考螺旋藻形态建成。原核细胞骨架蛋白MreB是真核肌动蛋白的类似物，在维持细菌杆状形态的功能中起了决定性的作用。由于螺旋藻全基因组序列尚未测序完成。我们克隆了已完成基因组测序的蓝藻一铜绿微囊藻Microcystis aeruginosa PCC7806的actin类似物MreB和ActM的基因，表达，纯化制备了相应的多克隆鼠抗。对融合表达的GST-MreB和GST-ActM的过表达实验，未能观察到明显的大肠杆菌形态变化，这可能与融合蛋白以包涵体存在有关。用制备的MreB和ActM抗体检测螺旋藻中相应蛋白的表达，结果显示MreB在两株钝顶螺旋藻FACHB869和882的直线形藻丝体中表达均稍微下调，这与双向电泳的结果一致，表明钝顶螺旋藻两种形态藻丝体的差异膜蛋白分析及肌动蛋白类似物的初步研究MreB可能与螺旋藻形态建成有一定的关系。而ActM抗体在相同浓度的螺旋藻全蛋白中未检测到特异的信号条带，可能是螺旋藻中相关蛋白与ActM结构差异较大，也可能在目前已完成基因组测序的蓝藻中，氨基酸序列高度类似真核肌动蛋白的ActM只在铜绿微囊藻中独特存在，并不是蓝藻所共有的。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：缩略词及中英文对照

声明

前言

1螺旋藻及其开发利用概述

2螺旋藻形态学研究进展

3蓝藻的细胞壁结构和膜蛋白功能

4原核细胞形态建成的研究进展

5蛋白质组学及其研究技术

6本论文的研究内容、目的和意义

第一章两株钝顶螺旋藻两种形态藻丝体膜蛋白组学差异分析

1材料

2方法

3结果

3.1 FACHB869不同形态藻丝体膜蛋白表达差异

3.2 FACHB882不同形态藻丝体膜蛋白表达差异

3.3不同形态藻丝体差异表达的膜蛋白的质谱处理及检索结果

4讨论

4.1细胞壁合成和细胞骨架调控相关蛋白

4.2藻胆蛋白连接多肽CpcD 882L ↑

4.3 光合作用相关蛋白

4.4其它代谢蛋白

5小结

第二章蓝藻mreB、aotM基因的克隆、鉴定及抗体检测

1前言

1.1真核肌动蛋白及真核肌动蛋白细胞骨架

1.2细菌MreB

1.3铜绿微囊藻PCC7806的肌动蛋白类似物

2材料

3方法

4结果

4.1铜绿微囊藻ActM蛋白的结构相关信息

4.2绿微囊藻原核骨架蛋白MreB、ActM的表达纯化与抗体制备

4.3 GST-MreB和GST-ActM的过表达对细菌形态的影响

4.4 Western bolt检测螺旋藻UreB、ActM的表达情况

5小结与讨论

小结与展望

参考文献

附录

致谢