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蛋白质的降解是真核生物生命周期中必不可少的过程,而泛素/26S蛋白酶体蛋白质降解途径(ubiquitin/26S proteasome pathway)是蛋白质的选择性降解中一种非常重要的机制。因其高效的且选择性降解细胞内蛋白的能力,参与了真核细胞调控的各个方面。盐藻作为一种具有高度抗逆境能力的藻类被广泛研究和利用,但其耐盐机制至今仍然不是十分清楚,尤其是对其在盐胁迫下的蛋白降解更是不甚了解。通过研究盐藻泛素/26S蛋白酶体蛋白质降解途径,有助于了解盐藻在逆境胁迫下的各方面的生理调控,包括细胞周期、信号传导,蛋白降解等,对进一步了解盐藻的耐盐机制有着十分重要的意义。
本实验室通过系统分析生长于不同盐浓度下盐藻的EST数据,发现了一系列可能与盐藻抗盐有关的基因,其中就包括两个26S调控区域亚基基因DvRPN10和DvRPT2。序列分析发现这两个盐藻基因的cDNA序列和预测的氨基酸序列在植物、动物及低等生物中高度保守,且都具有一系列与其功能有关的或标志性的保守结构域。通过转化酵母△rpn10突变体,DvRPN10能够部分恢复酵母突变体的功能缺失。由此推测DvRPN10和DvRPT2的功能在盐藻中可能也是比较保守的。
通过RT-PCR及实时荧光定量PCR检测分析,我们进一步确认了DvRPN10和DrRPT2在高盐胁迫下诱导表达的特性,且发现两个基因在响应盐信号的晚期才受诱导表达。DvRPN10和DrRPT2在高盐条件下的转录量分别约是他们在低盐条件下的3倍和2倍。DvRPN10在盐诱导后36h其转录开始上调,而DvRPT2的表达上升出现在48h之后。对比位于蛋白酶体核心区域亚基PBCl的转录在不同盐浓度及盐诱导下均比较稳定,说明并非所有的26S蛋白酶体亚基均参与了盐藻抗盐的生理过程。因此,推测DvRPN10和DvRPT2可能在盐藻抗盐的生理过程中参与了应激应答之后的某些重要的生理调控,如过量积累的异常蛋白的降解、抗逆信号分子的维持和消除等等。
我们利用四维PCR的方法从盐藻BAC文库中分离到了含有DvRPN10和DvRPT2的BAC克隆,并对其中两阳性克隆进行了"鸟枪"测序分析,从而获得了DvRPN10和DvRPT2的完整基因组序列,为进一步研究DvRPN10和DvRPT2的功能及表达调控机理奠定了基础。通过与它们的cDNA比对发现,DvRPN10和DvRPT2的基因内含子/外显子结构与同属团藻目(Volvocales)的衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)比较接近。经植物启动子预测软件TSSP分析,在DvRPN10基因的5上游发现了可能的启动子区域和一些与抗逆、抗盐有关的转录因子的结合位点,这表明我们所分离的这个基因确实与适应外界逆境具有密切的联系。如果联系我们初步的转录表达水平分析结果,可以推断这个基因的启动子区域一定含有增强转录的顺式调控元件区域。它们是否确实受到高盐渗透胁迫诱导调控,这可能需要更加深入的实验研究来进一步证实。
综合以上研究结果,可以进一步确认盐藻26S蛋白酶体RPN10和RPT2亚基在盐藻响应盐胁迫过程中诱导表达并对他们在抗逆过程中的功能给出初步阐述,为进一步的功能研究打下基础。