CAAX蛋白酶MoSte24和MoRce1在稻瘟病菌生长与致病过程中的功能研究
发布时间：2020-09-26 16:24
稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)是一类丝状子囊真菌,主要通过无性态孢子进行传播。目前,该病菌已成为影响全球水稻产量最为严重的病原微生物之一。利用分子生物学和遗传学等方法揭示稻瘟病菌的侵染机理,鉴定致病相关蛋白,可为该病菌高效低毒农药靶标的研发提供有效参考。真核生物中蛋白质的翻译后异戊烯化修饰(CAAX修饰)能够介导包括小G蛋白、核纤层蛋白等重要蛋白质的亚细胞定位以及蛋白与蛋白间的相互作用。为探究稻瘟病菌中的异戊烯修饰是否在其生长发育和致病性中发挥功能,本实验对稻瘟病菌中的MoSte24以及MoRce1两个异戊烯蛋白酶展开研究,并初步建立稻瘟病菌中异戊烯蛋白酶与其修饰底物间的联系,实验主要得出以下结论:根据真菌数据库同源比对酿酒酵母中的异戊烯蛋白酶,获得稻瘟病菌中的两个异戊烯蛋白酶MoSte24和MoRce1。从结构域预测分析的结果来看,两类蛋白都呈现出多个跨膜结构域,暗示其可能皆为膜整合蛋白;通过实时荧光定量PCR检测MoSTE24与MoRCE1在稻瘟病菌营养菌丝阶段以及侵染菌丝阶段的表达情况发现,MoSTE24在稻瘟病菌的侵染前期阶段呈现出显著上调表达的趋势,而MoRCE1在侵染不同阶段的表达水平相较于营养菌丝阶段都未呈现出明显的变化;蛋白定位预测以及亚细胞定位的实验结果表明MoSte24定位于内质网膜,而MoRce1可能主要定位于质膜区域;在稻瘟病菌中敲除MoSTE24与MoRCE1后对其突变体的表型分析发现,MoRCE1的缺失突变体ΔMorce1在胁迫培养的实验中呈现出了细胞壁完整性缺陷的表型;MoSTE24的缺失突变体ΔMoste24在侵染寄主的过程中,其侵染菌丝的扩展能力显著下降,表现为致病能力的显著减弱;进一步在对野生型Guy11与ΔMoste24中的异戊烯修饰底物MoRho3进行定位分析可以看出,野生型Guy11中MoRho3主要定位于质膜区域,在ΔMoste24中MoRho3则主要分布在细胞质中,说明MoSTE24的功能缺失影响了MoRho3的正确定位,即MoRho3可能是MoSte24修饰的底物之一。实验结果表明,稻瘟病菌中的异戊烯蛋白酶MoSte24与MoRce1具有不同的定位模式,并且这两类蛋白存在功能分化,其中MoRce1可能参与修饰稻瘟病菌细胞壁合成相关的蛋白,而MoSte24在侵染寄主前期大量表达并可能通过修饰MoRho3等一些致病相关蛋白来间接调控稻瘟病的致病能力。
【学位单位】：福建农林大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S435.111.41
【部分图文】：
图 1-1 稻瘟病菌的循环生活史Fig.1-1 The life cycle of M.oryzae[10]2 Small GTPases 及其翻译后脂修饰的生物学意义2.1 Small GTPasesSmall GTPases 即小分子量（20-30 kDa）的 GTP 结合蛋白，又称小 G小 G 蛋白，其自身具有 GTP 酶活性，是 Ras GTPase 超家族中的成员，类古老的分子开关，它的功能涉及到动植物生命活动的广泛领域[11]。Small GTPases 中存在与 GTP 结合的激活态和 GDP 结合的失活态，这的分子模式使其成为能够偶联胞外信号和胞内信号网络的分子开关，并以包括增殖、分化、凋亡、极性形成等广泛的细胞生命活动[12]。此外，Pases 的两种状态同时还受到两类蛋白的调控，即鸟苷酸交换因子（GEFP 酶激活蛋白（GAPs），前者能促进 Small GTPases 从失活态转化为 GTP
图 1-2 Small GTPases 的活性循环过程Fig.1-2 The Small GTPase cycleGEFs promote the activation of small GTPases, while GAPs helpolyze GTP to inactive small GTPases, GDI can sequester GDP-bouGTPases 的结构ase 超家族的 Small GTPases 持有一个 GTP 结合核心和其在序列和功能上存在较大差异。实际上，它们在 N 末xes”（G1 至 G5）的典型保守基序，并且伴有五个 α 螺B1-B6）， 它们共同构成了 20kDa 的“G 结构域”，鸟解过程便是通过该结构域实现的[12, 16]。相关研究表明s 共享使用不同种类的的鸟嘌呤核苷酸交换因子和 GT同分支的 SmallGTPases 发现，GEFs 和 GAPs 呈现出显机理上却十分相似[17]。同物种的 RasGTPase 超家族序列比对分析显示，它们
1 引言戊烯化的 Cys 位点由异戊烯半胱氨酸羧基甲基转移酶（ICMT，酵母中为 Ste14）进行甲基化修饰[37]。这些最初集中于 CAAX 基序的翻译后脂修饰过程使得小GTP 酶对细胞膜具有了一定的结合能力，但有时还需要额外的“第二信号”促进质膜结合，以 H-Ras 蛋白为例，由于其 CAAX 基序毗邻的 Cys 残基参与了棕榈酰化修饰，因此进一步加强了自身与质膜结合的稳定性[41]。异戊烯化为蛋白质提供的这些疏水性末端，其直接结果是被修饰蛋白与特定细胞膜相互作用的能力大大增加，同时，异戊烯化的基序、独特的 CAAX 蛋白序列和结构决定了蛋白质质膜、内膜或特定的胞质区域定位的多样性[42]。蛋白质C 末端的修饰除了将蛋白质定位于细胞的不同区域外，还影响了它们的诸多功能，包括促进特定的蛋白—蛋白相互作用、调节蛋白质稳定性以及在各种疾病过程中发挥特定功能[43, 44]。
本文编号：2827197
【学位单位】：福建农林大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S435.111.41
【部分图文】：
图 1-1 稻瘟病菌的循环生活史Fig.1-1 The life cycle of M.oryzae[10]2 Small GTPases 及其翻译后脂修饰的生物学意义2.1 Small GTPasesSmall GTPases 即小分子量（20-30 kDa）的 GTP 结合蛋白，又称小 G小 G 蛋白，其自身具有 GTP 酶活性，是 Ras GTPase 超家族中的成员，类古老的分子开关，它的功能涉及到动植物生命活动的广泛领域[11]。Small GTPases 中存在与 GTP 结合的激活态和 GDP 结合的失活态，这的分子模式使其成为能够偶联胞外信号和胞内信号网络的分子开关，并以包括增殖、分化、凋亡、极性形成等广泛的细胞生命活动[12]。此外，Pases 的两种状态同时还受到两类蛋白的调控，即鸟苷酸交换因子（GEFP 酶激活蛋白（GAPs），前者能促进 Small GTPases 从失活态转化为 GTP
图 1-2 Small GTPases 的活性循环过程Fig.1-2 The Small GTPase cycleGEFs promote the activation of small GTPases, while GAPs helpolyze GTP to inactive small GTPases, GDI can sequester GDP-bouGTPases 的结构ase 超家族的 Small GTPases 持有一个 GTP 结合核心和其在序列和功能上存在较大差异。实际上，它们在 N 末xes”（G1 至 G5）的典型保守基序，并且伴有五个 α 螺B1-B6）， 它们共同构成了 20kDa 的“G 结构域”，鸟解过程便是通过该结构域实现的[12, 16]。相关研究表明s 共享使用不同种类的的鸟嘌呤核苷酸交换因子和 GT同分支的 SmallGTPases 发现，GEFs 和 GAPs 呈现出显机理上却十分相似[17]。同物种的 RasGTPase 超家族序列比对分析显示，它们
1 引言戊烯化的 Cys 位点由异戊烯半胱氨酸羧基甲基转移酶（ICMT，酵母中为 Ste14）进行甲基化修饰[37]。这些最初集中于 CAAX 基序的翻译后脂修饰过程使得小GTP 酶对细胞膜具有了一定的结合能力，但有时还需要额外的“第二信号”促进质膜结合，以 H-Ras 蛋白为例，由于其 CAAX 基序毗邻的 Cys 残基参与了棕榈酰化修饰，因此进一步加强了自身与质膜结合的稳定性[41]。异戊烯化为蛋白质提供的这些疏水性末端，其直接结果是被修饰蛋白与特定细胞膜相互作用的能力大大增加，同时，异戊烯化的基序、独特的 CAAX 蛋白序列和结构决定了蛋白质质膜、内膜或特定的胞质区域定位的多样性[42]。蛋白质C 末端的修饰除了将蛋白质定位于细胞的不同区域外，还影响了它们的诸多功能，包括促进特定的蛋白—蛋白相互作用、调节蛋白质稳定性以及在各种疾病过程中发挥特定功能[43, 44]。
【参考文献】
相关期刊论文 前1条
1 任力强;;蛋白质异戊二烯化修饰作用的研究进展[J];国外医学(分子生物学分册);1993年04期
本文编号：2827197
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