酿酒酵母MTM1对锌离子代谢调节机制的研究

发布时间：2020-06-23 18:04

【摘要】：锌离子在许多生命活动起着非常关键的作用,包括能量的产生、神经传导、信号传送、营养运输、p H和极性平衡都依赖于锌离子。锌离子的吸收、分布、利用、储存和分泌中任何一个步骤的缺陷都会导致严重的健康问题。目前对于锌离子和其他金属离子之间的相互作用,尤其是单一基因调控锌及其他金属离子的研究相对较少。我们在研究酵母细胞MTM1基因调节镍离子代谢的过程中,发现其同时调控锌离子的代谢平衡。本课题将深入探究MTM1基因调控锌离子代谢平衡的机制。本课题以酿酒酵母细胞作为研究对象,利用分子生物学和金属组学的方法研究MTM1对锌离子代谢调节机制。敲除MTM1基因,在高浓度锌的条件下比较敲除株和野生型酵母生长的差异并对其机制进行阐明。细胞生长实验显示,在添加过量锌离子的SC培养基上,MTM1敲除株生长明显优于野生型,相应的MTM1基因的过量表达则显示出对锌敏感。等离子耦合质谱测定结果表明mtm1△突变株中锌离子含量显著低于野生型菌株。荧光定量PCR(RT-PCR)和β-半乳糖苷酶基因报告实验说明mtm1△突变株中ZRC1的转录水平明显高于野生型菌株。构建zrc1△mtm1△双敲除株,生长实验显示双敲除菌株比ZRC1单敲除株对过量的锌更加敏感。mtm1△中超氧化物歧化酶2(SOD2)的活性显著低于野生型并且过量锌离子降低SOD2的活性。蛋白印记实验证明锌离子诱导MTM1蛋白的表达。绿色荧光蛋白实验显示锌离子对MTM1蛋白的定位没有显著的影响。本论文研究结果证明MTM1基因调节真核生物锌离子代谢,其机制是通过调节ZRC1基因的表达水平,从而增强了锌离子从细胞质转运到液泡中的效率,降低了过量锌离子在细胞质中的积累,最终使锌离子对细胞的毒害作用减弱,而使mtm1△株对锌离子的高抗性。本机制的阐明对于锌离子相关疾病的研究提供了新的思维和途径。
【学位授予单位】：上海师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：Q935
【图文】：

适应力,耐受性,酵母菌,机制

存在下活性氧（ROS）的积累，这一发现与锌作为此，锌对应激耐受的作用机制涉及其抗氧化活性。同（SOD）活性和降低的 ROS 水平与硫酸铜对自由解这表明这些金属对酵母胁迫耐受性的共同机制。添加适当的硫酸锌有利于使用高浓度葡萄糖连续生产摄取速率，同时，麦角甾醇（28.6％）和海藻糖（4加，这有助于提高酵母细胞的乙醇耐受性和耐热性[2了细胞内丙氨酸，缬氨酸和丝氨酸含量，丙氨酸积累挥抗氧化作用。丙氨酸的添加导致在 5g / L 乙酸存在在补充锌的细胞中明显减少 ROS 积累。此外，通过肽（GSH）积累增加以及 GSSG:GSH 比率下降，这起的氧化损伤有关[18]。除了锌补充对抗 ROS 积累和外，锌也是锌指蛋白的重要组成部分[19]，它对多种细其在乙醇脱氢酶 I（ADH1）活性中的重要性而闻名23]。通过添加锌来改善应力耐受性的机制如图 1-1 所

锌离子,代谢过程

上海师范大学硕Zrt1p 是锌高亲和力转运蛋白，Zrt2p 是锌低亲和力转运蛋Zrc1p和Cot1p在过量细胞内锌的储存和解毒中起到重要锌缺乏的条件下液泡储存的锌通过 Zrt3p 的转运到细胞充满锌的培养基中生长时，Zrc1p 参与锌的储存；在锌1p 诱导[47,48]，由于缺锌酵母表达高水平的摄取系统，酵母会导致锌突然流入细胞质，液泡膜上的 Zrc1p 可以对暴露挥保护作用，如果缺乏 ZRC1 会对锌的敏感性增加[49]。酵：锌通过 Zrt1p 和 Zrt2p 转运蛋白进入细胞。一旦进入细蛋白结合或转运到线粒体等细胞器中。在锌充足细胞中运到液泡中，在那里以较低毒性的形式储存。 Zap1p 转录锌池的抑制。当锌变得有限时，Zap1p 活性增加 ZRT1转录。增加的 Zrt3p 转运蛋白的表达动员锌储存从液泡进的锌池[50]。图 1-2 为锌离子在酵母细胞中的代谢过程[51]

【参考文献】