大豆膜系统cDNA文库的构建及大豆疫霉效应子PsAvr3a互作蛋白的筛选

植物质膜是响应侵染的第一道屏障,其受体蛋白是感知病原菌入侵的雷达,是植物免疫系统的重要组成部分。大豆疫霉(Phytophthora sojae)通过分泌效应子干扰寄主免疫反应以促进自身侵染定殖。构建大豆膜系统酵母双杂交cDNA文库,为进一步探究大豆疫霉效应子与寄主膜蛋白靶标互作机制奠定基础。以大豆疫霉无毒效应子PsAvr3a为诱饵蛋白筛选文库,初步获得198个候选寄主靶标。酵母一对一验证试验表明,有5个候选靶标蛋白与PsAvr3a互作,包括酪氨酸分解酶、囊泡转运蛋白、乙烯合成调控酶、细胞代谢结合蛋白、抗逆的渗透蛋白等。通过双分子荧光互补试验(bimolecular fluorescence complementation, BIFC)与荧光素酶互补试验(luciferase complementation assay, LCA)验证得出GmACO、GmSec61与PsAvr3a均存在互作。确定2个寄主大豆膜蛋白乙烯前体ACC氧化酶GmACO、三聚体易位子GmSec61是大豆疫霉无毒效应子PsAvr3a的互作靶标。

酵母双杂交泛素系统分析CLV1/2/3间的相互作用

CLAVATA(CLV)家族在拟南芥茎顶端分生区干细胞增殖与分化平衡的调节中发挥至关重要的作用.CLV基因家族编码受体蛋白激酶CLV1、受体样蛋白CLV2和细胞外多肽信号配基CLV3,前期研究表明,CLV1和CLV2可能以复合体形式接收并向胞内传递CLV3的信号,而受体激酶CORYNE(CRN)参与CLV3信号转导途径,可能和CLV2相互作用组成二聚体与CLV1形成平行独立的通路来应答CLV3信号.采用酵母双杂交泛素分裂系统研究了CLV家族蛋白之间的相互作用,研究结果表明CLV1的胞外域与CLV3和CLV2分别存在相互作用,这进一步为CLV家族受体-配体复合体的形成提供了证据.

拟南芥G蛋白α亚基GPA1互作蛋白铜离子结合蛋白AtBCB的鉴定及功能分析

拟南芥G蛋白复合体(异源三聚体包括α、β、γ亚基)参与植物多个信号转导途径,G蛋白复合体通过膜上的G蛋白偶联受体(GPCR)接受胞外信号后通过3个亚基将信号传递给下游效应器。目前,有关植物G蛋白复合体的效应器及其信号传递途径的报道较少,寻找新的G蛋白的效应器有助于阐明G蛋白复合体相关的信号传导途径。本研究以拟南芥G蛋白α亚基GPA1为诱饵蛋白,利用泛素分离系统筛选拟南芥cDNA文库,获得一个与GPA1互作的铜离子结合蛋白AtBCB。荧光双分子杂交(BiFC)试验证明,GPA1与AtBCB的互作发生在细胞膜上。基因表达特性分析结果显示,GPA1和AtBCB受金属铝胁迫的诱导表达。进一步以野生型拟南芥(WT)、GPA1拟南芥突变体gpa1-4和AtBCB拟南芥突变体bcb为材料,研究该基因对植物耐金属铝胁迫的功能,结果显示,在无胁迫情况下,2个突变体和WT根部的丙二醛含量无显著差异;在100μmol L–1Al3+处理下,gpa1-4突变体根部丙二醛含量显著(P<0.05)低于WT低;bcb根部丙二醛含量极显著(P<0.01)高于WT。对3个铝胁迫响应基因(苹果酸转运体基因AtALMT1、半类型ABC转运蛋白基因ALS1和ABC转运蛋白基因ALS3)的表达进行Real-time PCR分析,比较它们在突变体和野生型之间的表达差异,发现在有铝和无铝处理情况下,ALS1和ALS3的表达水平在突变体和WT间均无显著差异;在铝处理下,gpa1-4中AtALMT1的表达量极显著高于WT;在bcb中的表达量显著低于WT。以上结果表明,植物通过细胞膜上的G蛋白α亚基GPA1和铜离子结合蛋白AtBCB的相互作用调控下游基因AtALMT1的表达,参与植物对铝胁迫的响应,其中GPA1对铝胁迫耐受起负向作用,AtBCB对铝胁迫耐受起正向作用。

植物蛋白相互作用的研究方法

蛋白的相互作用是生命科学研究中的一个重要领域,对于研究未知蛋白的功能与作用具有重要意义,是目前研究的热点领域。文章介绍了非目标蛋白及目标蛋白相互作用的研究方法,讨论了这些研究方法在植物蛋白相互作用上的应用,并展望了研究蛋白相互作用的前景。

利用分裂泛素酵母双杂交技术钓取小麦TaSC互作蛋白质

TaSC(Triticum asetivum L.salt-tolerance related gene,Gen Bank登录号为AY956330)是从小麦耐盐突变体RH8706-49中克隆的高盐诱导表达的耐盐相关基因。以该基因编码的蛋白质TaSC为诱饵,运用分裂泛素酵母双杂交技术从小麦cDNA表达文库中钓取互作蛋白质,筛选到一个编码小麦未知功能蛋白质的基因(GenBank登录号为AK336035),命名为TaSCIP1(TaSC interaction protein 1)。双分子荧光互补(BiFC)实验证实TaSCIP1与TaSC存在互作。该互作蛋白的分离有利于进一步研究TaSC基因的耐盐机制。

分裂泛素化酵母双杂交系统研究光合膜蛋白相互作用

光合类囊体膜主要由光系统Ⅱ、细胞色素b6f复合物、光系统Ⅰ以及ATP合酶4个超分子复合物组成.利用分裂泛素化酵母双杂交系统研究光合类囊体膜蛋白间的相互作用.将叶绿体psbA基因编码的D1蛋白作为诱饵蛋白,以叶绿体基因psbD编码的D2蛋白、petB编码的Cytb6蛋白作为靶蛋白,分别共转化酵母菌株后进行相互作用分析.实验结果表明,诱饵蛋白D1能与来源于同一复合物光系统Ⅱ的D2蛋白发生相互作用,而与来源于细胞色素b6f复合物的Cytb6蛋白没有互作.这一结果表明,分裂泛素化酵母双杂交系统可以用于检测光合膜蛋白间的相互作用,从而为研究光合膜蛋白生物发生的调控机理提供一个有效的工具.

分裂泛素化酵母双杂交系统研究信息素因子STE2蛋白相互作用

真菌的进化、分化及有性发育趋势受若干性别基因的调控,如交配型、信息素因子及异源三聚体G-蛋白ɑ-亚基基因等;同时,信息素因子调控真菌的有性生殖在酿酒酵母中也得到充分研究。匍柄霉属(Stemphylium)是丝状子囊真菌中的一类重要真菌类群,许多丝状子囊真菌属、种中含有信息素因子。在自然界中,匍柄霉属真菌大多数是以无性态的形式存在,但其中也有一小部分存在有性生殖阶段。为了深入研究信息素受体STE2及其相关基因对匍柄霉属典型种有性生殖的影响,本研究选取含有信息素因子STE2的匍柄霉属典型种Stemphylium eturmiunum为试验材料,克隆鉴定了信息素受体STE2,然后将其构建至诱饵蛋白表达载体上,并在cDNA文库初筛得到数个疑似互作蛋白片段基础上,克隆其基因全长构建至靶蛋白表达载体上,并利用分裂泛素化的膜酵母双杂交系统,进行一对一验证筛选STE2的相关互作蛋白。该研究筛选出的互作蛋白结果为后期的CO-IP、Poll-Down实验提供了基础。

利用酵母双杂交系统研究桑脉带相关病毒核外壳蛋白自身相互作用

桑脉带相关病毒(mulberry vein banding-associated virus,Mu VBa V)属布尼安病毒科番茄斑萎病毒属,是广西桑树病毒病的主要病原。为研究其核外壳蛋白(nucleocapsid protein,N)的自身相互作用,本研究利用分离泛素酵母双杂交膜系统构建了N蛋白的诱饵表达质粒和猎物表达质粒并转化酵母菌株NMY51。诱饵表达质粒p BT3-SUC-Mu VBa V-N或p DHB1-Mu VBa V-N和阳性对照质粒p Ost1-Nub I共转化的酵母菌在筛选性营养缺陷型培养基上SD-trp-leu-his-ade(SD-AHLW)均能正常生长,而与阴性对照质粒p PR3-N共转化的酵母在营养缺陷型SD-AHLW平板上不能正常生长,表明N蛋白诱饵质粒的表达产物没有自我激活活性,对酵母细胞也没有毒性。N蛋白诱饵表达质粒及其猎物表达质粒共转化的酵母也可以在SD-AHLW培养基上正常生长,说明N蛋白在酵母细胞中可发生自我相互作用。本研究结果为今后研究Mu VBa V N蛋白的功能以及通过筛选桑c DNA文库获得互作寄主因子奠定了良好的基础。

番茄分裂泛素酵母双杂膜系统cDNA文库及SlToc159诱饵载体的构建

叶绿体是植物进行光合作用、脂质代谢以及氨基酸合成的重要场所。叶绿体自身基因组编码的蛋白质仅有100个左右,其余95%(约3000多个)的叶绿体蛋白质即前体蛋白是由细胞核基因组编码的,在细胞质中翻译后通过TOC-TIC转运蛋白复合体导入叶绿体的特定位置而发挥生物学功能。Toc159是叶绿体外膜转运蛋白,主要负责转运初始阶段前体蛋白的特异性识别。为研究番茄SlToc159与前体蛋白的互作机制,本试验以‘Alisa Craig’番茄为材料,提取番茄幼苗叶片总RNA,采用Gateway技术构建分裂泛素化膜系统cDNA文库,同时构建诱饵载体pBT3-N-Toc159AGM和pBT3-N-Toc159GM,并用营养缺陷法检测其自激活活性。文库质量检测结果显示,文库总容量为1.6×10^(7)CFU,文库滴度为4.0×10^(6)CFU·mL^(-1),外源基因插入片段为750~2000 bp,重组率为100%,符合后续筛选互作蛋白的cDNA文库要求。酶切及测序结果表明,诱饵载体pBT3-N-Toc159AGM和短截A区的pBT3-N-Toc159GM构建成功,能够在分裂泛素化系统中正确表达且无自激活活性。本研究结果为番茄膜蛋白利用酵母双杂交筛选互作蛋白提供参考与理论基础。

蛋白质内含子介导蛛丝功能化平台的建立

为建立高效快捷的蛛丝功能化修饰平台,蛋白质内含子的反式剪接技术被首次应用于重组蛛丝的功能化修饰。在体外通过Ssp Dna B的反式剪接作用,在蛋白质水平上将12 k Da泛素相关修饰蛋白(SUMO)与蛛丝蛋白(W2CT)连接形成功能化蛛丝蛋白SUMOW2CT。修饰后SUMOW2CT与W2CT均能形成纳米至微米级的丝纤维,但SUMOW2CT自动成丝速度明显下降且产量约为W2CT的一半。与W2CT丝纤维(W)相似,SUMOW2CT丝纤维(UW)不具有超收缩能力和对2%SDS不耐受,但机械性能低于W2CT丝纤维。功能化蛋白SUMOW2CT形成的丝纤维中SUMO蛋白仍保持着正确三维结构,可被SUMO蛋白酶酶切。外源功能化蛋白质虽在一定程度上降低了丝的形成速度和机械性能,但修饰上的功能化蛋白仍保持着生物活性,表明断裂蛋白质内含子介导的蛛丝修饰平台成功建立,也为蛛丝的功能化修饰和应用奠定了坚实的技术基础。