基于代谢组学分析Slr0643蛋白在调控集胞藻PCC6803葡萄糖混养适应中的重要性

本研究文采用集胞藻PCC6803野生型藻株和Slr0643敲除突变体(Δslr0643)藻株,通过生理实验和基于气相色谱-质谱联用(GC-MS)技术的植物代谢组学分析,对Slr0643蛋白调控集胞藻PCC6803葡萄糖混养适应的机制进行探讨。在2.5 mM葡萄糖混养条件下,野生型藻株的生长速率较光自养条件明显加快,而Δslr0643藻株的生长速率较光自养条件显著下降,在添加葡萄糖其混养培养4 d后的OD730值仅为野生型藻株的47.25%,且其利用葡萄糖的速率也始终低于野生型藻株。通过对野生型藻株和Δslr0643藻株在2.5m M葡萄糖混养过程中细胞内代谢物进行鉴定,发现了显著差异代谢物各11种,其中,有9种差异代谢物在野生型藻株混养过程中含量明显上升。通过对各时间点下突变体相对于野生型的差异代谢物所参与的代谢通路进行富集分析发现,差异代谢物主要富集在三羧酸循环、丙酮酸代谢、谷氨酸代谢等8个代谢途径,表明Slr0643通过参与调控这些代谢途径使集胞藻PCC6803适应葡萄糖混养。本研究发现了slr0643的缺失使细胞内多种代谢途径受损,从而使细胞无法正常利用葡萄糖,揭示了Slr0643蛋白在集胞藻葡萄糖混养适应中扮演着重要的作用。

集胞藻PCC6803中S2P同源蛋白Slr0643及Sll0862金属蛋白酶活性的体外鉴定

【目的】金属蛋白酶S2P在细菌中通过在膜切割转录调控因子、释放δ因子参与胁迫响应是跨膜信号转导的保守机制,但蓝细菌中S2P的功能还未被鉴定,故我们考察集胞藻PCC6803中的S2P同源蛋白Slr0643及Sll0862的金属蛋白酶活性。【方法】以pET-30b(+)为载体,分别构建重组质粒pF0643和pF0862,在大肠杆菌BL21(CE3)中诱导表达并纯化Slr0643及Sll0862蛋白,以β-酪蛋白为底物检测重组蛋白的酶活性。【结果】体外酶活实验显示重组表达的Slr0643及Sll0862蛋白有内切蛋白酶活性,且其活性受金属螯合剂o-phenanthroline的抑制。体外酶活的鉴定结果为进一步研究Slr0643和Sll0862的体内酶活和生物学功能奠定了基础。【结论】集胞藻PCC6803中的S2P同源蛋白Slr0643及Sll0862具有金属蛋白酶活性。

集胞藻PCC6803 EGY同源基因破坏突变体的构建及表型分析

拟南芥中近来发现的定位于叶绿体的膜嵌合金属蛋白酶EGY1影响叶绿体发育与脂肪酸合成,经生物信息学分析,集胞藻PCC6803(Synechocystis sp.PCC6803)中slr0643、sll0862基因编码同源蛋白。【目的】为了鉴定这两个基因的功能,【方法】本文通过同源重组插入卡那霉素抗性基因、切断目的基因,分别构建了slr0643::km和sll0862::km两种突变体,检测突变体的生理生化表型。【结果】在30℃,20μE/m2s自养培养下,slr0643::km与野生型相比,早期生长速率相近,但77K叶绿素荧光显示,光合系统I含量降低,光合系统I与II的比率明显降低,光合电子传递链的全链速率仅为野生型的83%。电镜结果显示胞内膜系统完好。sll0862::km的形态、生长速率、光合系统I与II的比率以及内膜结构均与野生型无明显差异。【结论】可见在本实验条件下,生长早期,两个基因的功能有所不同,slr0643参与了光合系统的合成及光合作用的精细调控,而sll0862并不直接影响光合系统功能。研究结果为进一步阐明不同条件下集胞藻PCC6803中EGY基因家族各个成员的功能和作用机理奠定了基础。