百脉根泛素连接酶SIE3对共生受体SymRK调控机制的研究

【摘要】豆科植物与根瘤菌、菌根真菌形成的共生固氮系统是自然界中最为重要的固氮方式,由于其高效性和经济性,共生固氮在农业中起着至关重要的作用。近十年来,通过对模式豆科植物百脉根和苜蓿的研究,初步建立起一个共生信号传导途径模型。其中共生受体样激酶(Symbiosisreceptor-likekinase,SymRK)是定位于细胞膜上的跨膜蛋白,它对于豆科植物感知根瘤菌和菌根真菌并传递共生信号是必须的,SymRK的突变体会直接导致根瘤菌不能进入根毛从而影响共生。基于SymRK对共生系统的重要性,我们又以SymRK为诱饵筛选百脉根AD-cDNA文库,获得了百脉根泛素连接酶(SymRK-interactingE3ligase,SIE3),有研究表明SIE3泛素化修饰了SymRK并参与了共生固氮过程。本文以模式豆科植物百脉根为研究材料,对SIE3和SymRK之间的调控机制进行了更深入的研究,其主要研究进展如下：1.利用泛素化修饰底物蛋白数据库UbiProt,预测SymRK的被泛素化修饰位点。通过对SymRK的预测,结果显示,分别在SymRK氨基酸序列的第198,332,408,417,556,561,567处具有可能被泛素化修饰的Lys,另外在其第296位处有一个SUMO泛素化修饰位点。2.根据泛素化修饰预测结果,对SymRK全长做一系列的截短,分别构建到pSCYNE,pVYNE以及pSCYCET(R)植物表达载体上,在烟草中表达蛋白表达。通过SIE3-SymRK的半体内降解实验表明,SIE3只对SymRK从C端到某一区段才具有降解功能,其降解起始位点可能位于SymRK的第417位Lys。3.通过酵母双杂交,寻找SIE3的自身相互作用位点。结果表明,SIE3的自身相互作用位点位于第266位的Cys,而将Cys突变为Ser后,自身的相互作用消失。将SIE3的第266位Cys突变为Ser后构建到植物表达载体pSCYNE和pSCYCE(R)上,通过体外降解实验表明,SIE3C266S对SymRK-PK段不再具有降解功能。4.分别对SIE3和SIE3C266S在百脉根中进行超表达实验,统计其第28天的结瘤数,发现SIE3C266S不会使结瘤数上升,表明SIE3经过点突变处理,其生物学功能会消失。
【作者】付伟伟；
【导师】张忠明；
【作者基本信息】华中农业大学，微生物学，2014，硕士
【关键词】百脉根；共生固氮；共生受体样激酶；泛素连接酶；泛素修饰位点；

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