集胞藻PCC6803二元信号转导系统与STK系统对特定胁迫条件的协同作用机制研究

【摘要】30多亿年漫长的历史,蓝藻进化出复杂的信号转导系统,对环境胁迫具有极强的耐受性。蓝藻中信号转导系统主要包括丝氨酸／苏氨酸激酶系统和二元信号转导系统,其中二元信号转导系统是原核生物主要的信号转导组分,在蓝藻信号转递过程中起主导作用。目前国内外对蓝藻信号转导系统的研究主要集中在对单个蓝藻的二元信号系统系统的功能研究,而对丝氨酸／苏氨酸激酶系统的功能研究较少。实验已验证了集胞藻PCC6803中的丝氨酸/苏氨酸激酶SpkG参与高盐胁迫的信号传递,并发现由二元信号转导系统和丝氨酸/苏氨酸激酶可共同对高盐胁迫产生应答。但是两个系统是否也可以共同响应其他外界环境胁迫条件,而且这两个系统间如何协同作用形成信号转导网络,又是如何继续传递外界信号引起下游级联反应的?目前尚不清楚。为解决上述问题,本论文在集胞藻PCC6803全基因组测序工作已完成的研究基础上,以模式蓝藻集胞藻PCC6803为研究材料,通过基因突变、荧光定量RT-PCR和基因芯片表达差异分析,发现集胞藻PCC6803中丝氨酸/苏氨酸激酶SpkE不仅可同时参与低温和氮缺乏两种胁迫介导的信号传递,还可与二元信号转导系统中组氨酸激酶Hik34协同响应氮缺乏胁迫,而且很有可能同时受到Hik34激酶的调控。另外,同时还发现丝氨酸／苏氨酸激酶SpkG和组氨酸激酶Hik33也可以参与对氮缺乏胁迫的响应,并且也很有可能SpkG对Hik33起负调控作用。该实验研究主要证明了三点：一是不具有磷酸化活性的丝氨酸／苏氨酸激酶SpkE不仅与氮代谢有关,而且还可以参与低温和氮缺乏胁迫所介导的信号转导系统,并可能受控于二元信号转导系统激酶的调控；二是两个系统中两对不同的协同作用激酶可以共同响应同一外界环境胁迫条件,同一对协同作用激酶也可以共同响应不同的外界环境胁迫条件；三是发现了有三个丝氨酸/苏氨酸激酶与二元信号激酶间存在相互作用,并且丝氨酸/苏氨酸激酶间也存在相互调控现象,初步揭示两大系统激酶之间的相互作用机制。集胞藻中两大系统激酶之间的协同作用机制研究,为绘制一个整合的信号调控蓝图,深刻理解蓝藻抗逆的分子机制奠定科学基础。另外,蓝藻兼具细菌和植物的特点,且具有天然的外源DNA转化系统,为高等植物基因功能的研究提供了新的模式宿主,并为其信号转导研究提供有益的参考。
【作者】刘志香；
【导师】秦松；刘兆普；
【作者基本信息】南京农业大学，海洋生物学，2013，硕士
【关键词】集胞藻PCC6803；二元信号转导系统；丝氨酸/苏氨酸激酶系统；特定胁迫条件；协同作用机制；

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