趋磁细菌MSR-1磁小体膜蛋白相互作用网络构建及MamA的功能解析

发布时间：2017-12-19 14:12

  本文关键词：趋磁细菌MSR-1磁小体膜蛋白相互作用网络构建及MamA的功能解析　出处：《中国农业大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

  更多相关文章： 趋磁细菌 磁小体 蛋白互作 MamA

【摘要】：趋磁细菌(magnetotactic bacteria, MTB)是一类能够依靠胞内链状排列的磁小体(magnetosome)而感知地磁场,进行定向运动,以寻找适宜生境的原核生物的统称。趋磁细菌的磁小体是由生物膜包被的Fe304或Fe3S4晶体,磁小体的合成过程属于生物矿化过程,这一过程受到细胞的严格控制。磁小体生物合成的分子机制是趋磁细菌研究的最大热点,磁小体膜上已确定的特有蛋白有20～40种,这些蛋白分别被命名为磁小体膜(magnetosome membrane, Mam)蛋白。这些Mam蛋白在磁小体的合成中发挥重要的作用,但它们在磁小体合成过程中是否相互联系呢?执行这一过程时哪些蛋白处于关键位置呢?为解答这些问题,本研究以趋磁螺菌Magnetospirillum gryphiswaldense MSR-1为出发菌株,构建选定的17个Mam蛋白之间的相互作用网络,并从网络中寻找到在磁小体合成过程中发挥重要功能的MamA、MamS和MamT蛋白,进一步确定它们之间的蛋白相互作用,并研究这三个基因是如何参与磁小体的合成过程的。本论文分四部分展开。第一部分,为筛选Mam蛋白之间的蛋白相互作用,构建了17个Mam蛋白用于细菌双杂交系统蛋白相互作用筛选的载体,进行蛋白相互作用初筛,共筛选到62对可能有相互作用的蛋白,半乳糖苷酶活测定结果显示,MamA与MamS和MamT表现出的酶活比细菌双杂交系统正对照高一倍以上。通过Cytoscope分析酶活测定后的蛋白相互作用网络,聚簇分析表明MamA、MamS、MamT、MamO、MamK这五个蛋白聚成一组,说明这几个蛋白之间紧密联系,且在磁小体合成这一生物学过程中发挥重要作用。第二部分,为寻找MamA与MamS和MamT发生蛋白相互作用的位置对MamA蛋白进行N端截短突变并对另外两个氨基酸进行了点突变。通过细菌双杂交系统β-半乳糖苷酶活测定和大肠杆菌体内pull-down两种方法,确定了完整的MamA与MamS和MamT之间确实存在相互作用,MamA与MamS发生相互作用的关键位点为MamA的第159位天冬氨酸；而MamT与MamA的蛋白相互作用与MamA蛋白N端前26个氨基酸有关。还通过细菌双杂交系统β-半乳糖苷酶活测定和蛋白负染两种方法确定MamA第50位精氨酸是MamA蛋白自身互作的关键位点。第三部分,为在趋磁细菌MSR-1中进一步确定MamA与MamS和MamT之间的蛋白相互作用,对mamS和mamT进行基因缺失突变并在突变株中对MamA与绿色荧光蛋白进行融合表达。初步分析突变株表型,透射电镜(TEM)观察结果表明,mamS缺失突变株中磁小体数目变少,成熟度降低；mamT缺失突变株中磁小体晶型结构遭破坏,但仍沿细胞长轴方向呈链状排列。将MamA与绿色荧光蛋白的融合后,分别在野生型MSR-1和两基因缺失突变株中表达,发现MamA-GFP在野生型中集中表达于细胞中央,方向与细胞长轴一致,而在mamS缺失突变株中融合蛋白的荧光弥散于整个细胞中,说明mamS缺失影响了MamA在趋磁细菌中的定位。第四部分,磁小体形成另一个重要因素为铁,为确定趋磁细菌铁吸收与Mam蛋白之间的联系,构建与铁的运输、贮存相关的Bfr1, Bfr2, TolQ, FeoA1, FeoB1共5个蛋白用于细菌双杂交系统蛋白相互作用筛选的载体,筛选这些蛋白与Mam蛋白之间的蛋白相互作用,初筛结果表明,与铁相关的三个蛋白与MamA、MamS和MamT这几个蛋白也有较密切的联系,为进一步揭示MamA功能提供了一些线索。
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：Q93

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王小柯;池振明;吴龙飞;;趋磁细菌基因组和磁小体成链机制研究进展[J];中国海洋大学学报(自然科学版);2007年01期

2 姜伟;田杰生;李颖;李季伦;;趋磁细菌的特点及其纳米磁小体的合成条件[J];中国农业科技导报;2007年03期

3 潘卫东;吕静;陈传芳;宋涛;;趋磁细菌的磁小体结构相关蛋白研究进展[J];自然科学进展;2007年07期

4 李金华;潘永信;刘青松;秦华峰;邓成龙;车仁超;杨新安;;趋磁细菌Magnetospirillum magneticum AMB-1全细胞和纯化磁小体的磁学比较研究[J];科学通报;2009年21期

5 张宇红;武洪庆;肖天;;生物磁性纳米材料——磁小体培养优化及形成过程研究[J];海洋与湖沼;2010年04期

6 李爱华;唐涛;张惠媛;汪琦;田杰生;李颖;;细菌磁小体的修饰及其在病原物检测中的应用[J];生物物理学报;2010年08期

7 陈奇;王光利;徐争辉;韩秀英;李峰;;趋磁细菌磁小体的研究进展[J];广东农业科学;2011年06期

8 高宗良;谷元兴;赵峰;刘永生;;磁小体研究进展[J];中国农学通报;2011年24期

9 徐争辉;陈奇;韩秀英;邵美丽;李峰;;趋磁细菌磁小体合成相关蛋白的研究进展[J];安徽农业科学;2012年01期

10 谢茂彬;刘源岗;王士斌;;趋磁细菌磁小体形成机制研究进展[J];应用与环境生物学报;2012年01期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 林巍;田兰香;潘永信;;趋磁细菌磁小体研究进展[A];中国科学院地质与地球物理研究所2006年论文摘要集[C];2007年

2 李想;孙建波;李颖;;细菌纳米磁小体的纯化及其检测[A];2005全国第二届核酸疫苗研讨会论文集[C];2005年

3 李金华;林巍;潘永信;;沉积物中趋磁细菌化石磁小体的识别方法[A];中国地球物理学会第二十七届年会论文集[C];2011年

4 赵翔;谢志雄;沈萍;;趋磁细菌的分离及其产磁小体性质研究[A];湖北省生物工程学会2004年年会学术报告及论文摘要汇编[C];2004年

5 潘永信;林巍;田兰香;Nikolai Petersen;朱日祥;;湖泊表层沉积物中化石磁小体的磁学研究[A];中国地球物理第二十一届年会论文集[C];2005年

6 王冠华;;磁小体对大鼠成纤维细胞的生长抑制研究[A];天津市生物医学工程学会2007年学术年会论文摘要集[C];2007年

7 李娟;郑世军;田杰生;李颖;;磁小体免疫原性及其对小鼠巨噬细胞功能的影响[A];2008年中国微生物学会学术年会论文摘要集[C];2008年

8 马四红;安学勤;;一种从趋磁细菌中萃取分离磁小体的超临界CO_2方法[A];中国化学会成立80周年第十六届全国化学热力学和热分析学术会议论文集[C];2012年

9 李文兵;周蓬蓬;余龙江;;趋磁细菌WM-1的分离及特性研究(英文)[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集（一）[C];2007年

10 王宽;曹常乾;潘永信;陈冠军;刘巍峰;;趋磁细菌AMB-1中参与生物矿化过程重要蛋白功能的研究[A];2008年中国微生物学会学术年会论文摘要集[C];2008年

中国重要报纸全文数据库 前2条

1 本报记者 甘勃;趋磁细菌：我们身边“会找北”的细菌[N];大众科技报;2009年

2 刘霞;磁性细菌或可用于建造生物计算机[N];科技日报;2012年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 李丽;趋磁细菌MSR-1磁小体膜蛋白相互作用网络构建及MamA的功能解析[D];中国农业大学;2016年

2 李峰;格瑞菲斯瓦尔德磁螺菌（Magnetospirillum gryphiswaldense MSR-1）磁小体合成相关基因的克隆及其功能分析[D];中国农业大学;2004年

3 潘红苗;海洋趋磁细菌多样性和特性研究及其分离纯化培养[D];中国科学院研究生院（海洋研究所）;2008年

4 韩磊;复合功能基因投递系统的构建和体内外研究[D];天津大学;2008年

5 陈继峰;细菌磁小体免疫荧光检测果树病毒的快速高灵敏度检测体系建立[D];中国农业大学;2005年

6 王宽;趋磁螺菌AMB-1生物矿化与氮代谢相关基因的功能研究[D];山东大学;2011年

7 高峻;一株好氧海洋磁性细菌YSC-1的分离及其特性研究[D];中国科学院研究生院（海洋研究所）;2004年

8 李文兵;趋磁细菌WM-1的分离鉴定及磁小体特性研究[D];华中科技大学;2007年

9 张宇红;趋磁细菌AMB-1培养条件优化及磁小体变化过程研究[D];中国科学院研究生院（海洋研究所）;2008年

10 王小柯;磁场对趋磁螺菌AMB-1磁小体形成及其相关基因表达的影响[D];中国海洋大学;2007年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 刘艳丽;趋磁细菌的分离与培养和磁小体纯化技术研究[D];中国科学院研究生院（武汉病毒研究所）;2005年

2 马四红;趋磁细菌的生物矿化及磁小体的萃取分离[D];华东理工大学;2013年

3 陈海涛;趋磁细菌多样性和磁小体矿化影响因素分析[D];山东大学;2013年

4 李想;细菌纳米磁小体与神经节苷脂及凝集素偶联复合物的制备与应用[D];江南大学;2015年

5 武海艳;氧化亚铁硫杆菌中磁小体形成相关基因的研究[D];中南大学;2008年

6 肖智杰;趋磁细菌MG-1的分离及其特性研究[D];南京师范大学;2007年

7 朱婧莹;趋磁细菌的筛选及磁小体的应用研究[D];大连工业大学;2009年

8 李金华;趋磁细菌研究方法及模式菌AMB-1生理特性研究[D];山东大学;2006年

9 刘文斌;氧化亚铁硫杆菌中磁小体形成研究[D];中南大学;2007年

10 岳潇轩;氧化亚铁硫杆菌产磁机理研究及优化[D];兰州大学;2012年

，

本文编号：1308265