集胞藻PCC6803多不饱和脂肪酸生物合成关键酶复合体的研究

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细胞的代谢活动依赖于胞内各种蛋白质的活性,而胞内蛋白质大多是以蛋白质复合物的形式存在。蛋白质复合体在诸如生物催化、转运、信号传导、免疫、细胞调控等多种生命过程起着重要的作用。目前,对蓝藻中多不饱和脂肪酸相关代谢和调控途径的蛋白质作用机制的知识十分缺失,限制了将这类高效代谢和调控模块用于大幅度提高多不饱和脂肪酸产量的各种努力。为了大规模合成这种重要的高附加值生物产品,我们在集胞藻PCC6803中发展蛋白质复合体分析技术,并利用这一技术进一步发现和鉴定多不饱和脂肪酸生物合成关键酶复合体的重要功能化伴侣蛋白,以完善对相关生物功能模块的认识。我们的科学研究假说是这些和重要脂肪酸合成酶共存于同一蛋白复合体中的功能伴侣蛋白也可能有着重要的生物学功能。在本文中,首先选取了与多不饱和脂肪酸合成相关的slr1609、sll0617、slr1137三个基因,通过在集胞藻PCC6803中构建含有3×FLAG尾部的重组蛋白质,实现了选定的脂肪酸关键合成酶的突变重组,突变体经测序验证均正确。然后,从中挑选出在脂肪酸代谢中起枢纽作用的脂肪酸激活酶基因slr1609的突变株作为研究对象,利用RT-qPCR技术优化了重组蛋白表达条件,并通过SDS-PAGE和Western杂交,对3×FLAG标记的slr1609突变株进行了鉴定。根据slr1609的亚细胞定位,分别提取全细胞与细胞质中的蛋白质,利用标签标记亲和纯化技术分离纯化出蛋白质复合体,并通过Native-PAGE初步验证了蛋白质复合体的存在。最后,利用LC-MS/MS分别鉴定了slr1609突变株的全细胞和细胞质中目标蛋白质复合体成分,质谱结果表明目标蛋白能正常表达且被纯化,同时我们获得了三个可能与脂肪酸代谢有关的未知功能蛋白——Sll0350、Ssl1707和Sll0981,对于鉴定到的蛋白质仍需进一步的实验的验证来提供更有力的证据,利用分子生物学手段和组学手段对有效候选伴侣蛋白进行功能研究。本研究一方面立足于建立重要的分析方法,另一方面对有着重要合成生物学应用价值的蓝细菌脂肪酸合成途径进行研究,研究手段和结果具有很高的创新性。对脂肪酸代谢途径的研究将有利于对这一途径相关产品的开发和产率提高。一旦方法完善后,可以立即推广到本课题的其他微生物物种,将能够带来进一步的研究突破。
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