蓝细菌藻胆体蛋白磷酸化动态变化对光合适应的调控机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31700107
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0106.微生物与环境互作
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Protein phosphorylation is discovered in all types of organisms and regulates a staggering number of cellular processes, including cell proliferation, metabolism, signal transduction, environmental acclimation et al. Phycobilisome is the light harvesting complex of cyanobacteria helping to attract light and transmit light. It was reported that most subunits of phycobilisome in Synechocystis PCC 6803 could be phosphorylated. And some other cyanobacterias were also reported to hold the phosphorylation of phycobilisome subunits, which seems to be relative conserved in cyanobacteria...We have ever reported 194 in vivo phosphorylation sites from 149 proteins in Synechocystis PCC 6803. Among all the identified phosphoproteins, the β subunits of phycocyanins (CpcBs) were found to be phosphorylated on four amino acids and the current results demonstrated that the phosphorylation status of CpcBs affect the state transition in Synechocystis PCC 6803. ..However, the conclusion obtained in our study just relied on only the physiology experiment. Actually, whether the phosphorylation affect the state transition in cyanobacteria has been discussed for decades and nothing about the regulation mechanism of the phycobilisome subunits’ phosphorylation level have been known. The phosphorylation of phycobilisome protein has also been reported to be involved in the degradation of phycobilisome complex, although this study depended on only the in vitro results. ..Based on these facts, in this project we will try to explore the role of protein phosphorylation in phycobilisome by focusing on their regulation during high light acclimaiton. We will at first examine the phosphorylation dynamics of phycobilisome protein during high light acclimation. Then to find out which kinase and phosphatase are responsible for the regulation of the phosphorylation dynamics of phycobilisome protein, a phosphatases and kinases mutant pool in Synechocystis PCC 6803 will be constructed. The phosphorylation level of phycobilisome protein in these corresponding mutants will be compared with the wild type. To turn out whether the phosphorylation of phycobilisome protein hold the role on state transition, phycobilisome degradation or the other photosynthetic mechanisms, the performance of these mutants in these aspects will be carefully watched. Moreover, NaF, a phosphatase inhibitor, will also be recruited to explore the function of phycobilisome phosomephosphorylation through inhibiting the dynamics of phosphorylation. Eventually, based on all the results obtained, the regulation as well as the function of the phycobilisome phosphorylation will be found out.
磷酸化修饰是一种普遍的、功能多样的蛋白质翻译后修饰。蓝细菌的捕光复合体,藻胆体上,大部分结构蛋白都被证明有磷酸化修饰,并且这些藻胆体蛋白磷酸化修饰在多种蓝细菌中都存在。申请人曾经在鉴定集胞藻PCC6803的磷酸谱的基础上,对藻胆体蛋白CpcB的磷酸化功能进行了初步研究,生理学研究结果表明CpcB的磷酸化可能影响了状态转化。.目前,关于藻胆体磷酸化参与调节状态转化还缺乏确定的分子生物学证据,并且有关藻胆体蛋白磷酸化的其他生物学功能的研究也存在疑义。本项目中,我们将以研究集胞藻强光后藻胆体蛋白磷酸化动态变化为切入点,构建磷酸酶和激酶突变体库,确定控制藻胆体蛋白磷酸化动态变化的酶,随后通过对比藻胆体磷酸化动态变化异常的突变株与野生型,同时观测添加抑制剂抑制磷酸化动态变化的影响,确定藻胆体蛋白磷酸化对相关光合响应(包括状态转化)的调控,并探索其中的具体机制,最终明确藻胆体蛋白磷酸化的生物学功能。

结项摘要

磷酸化修饰是一种普遍的、功能多样的蛋白质翻译后修饰。蓝细菌的捕光复合体,藻胆体上,大部分结构蛋白都被证明有磷酸化修饰,并且这些藻胆体蛋白磷酸化修饰在多种蓝细菌中都存在。而关于藻胆体磷酸化是否参与调节状态转化还存在较大争议,并且有关藻胆体蛋白磷酸化的其他生物学功能的研究也不清楚。本项目中,我们通过构建磷酸酶和激酶突变体库,随后通过对比藻胆体磷酸化动态变化异常的突变株与野生型,同时添加磷酸酶和激酶抑制剂抑制磷酸化动态变化,明确了在蓝藻中,完全不同于真核光合生物中,藻胆体磷酸化并不参与调节蓝藻的状态转化,未来对蓝藻状态转化分子机制的研究必须跳出真核光合生物状态转化已有结论的限制。我们的结果也显示,藻胆体非光化学淬灭机制也不依赖于藻胆体的磷酸化过程。而我们在探讨藻胆体非光化学淬灭机制与藻胆体磷酸化相互关系的过程中,意外发现了一个对藻胆体非光化学淬灭关键蛋白,OCP,的表达实行负调控的sRNA, 我们命名为ApcZ。ApcZ位于藻胆体编码基因apcABC操纵子3‘末端,能够结合ocp mRNA的RBS序列进而抑制其翻译,最终通过ApcZ的调节作用,蓝藻实现了藻胆体和藻胆体非光化学淬灭之间的协同调控。该发现填补了关于OCP蛋白水平调节机制认识的空白。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Inverse regulation of light harvesting and photoprotection is mediated by a 3'-end-derived sRNA in cyanobacteria.
蓝藻中 3′ 端衍生的 sRNA 介导光捕获和光保护的反向调节
  • DOI:
    10.1093/plcell/koaa030
  • 发表时间:
    2021-04-17
  • 期刊:
    The Plant cell
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhan J;Steglich C;Scholz I;Hess WR;Kirilovsky D
  • 通讯作者:
    Kirilovsky D

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其他文献

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湛交的其他基金

蓝细菌Synechocystis sp. PCC 6803中缺氮诱导的sRNA ApcZ调控pmgA的分子机制及生物学功能研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    54 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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