论文部分内容阅读
酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)絮凝基因FLO1的编码序列中存在大量的衔接重复序列,根据其编码氨基酸序列特点,将中间重复序列划分为A、B、C和D四个重复单元。高度重复序列是絮凝基因中非常活跃的成分,它们通过在DNA复制过程中驱动基因内部或基因之间的滑移和重组,导致不断产生新的FLO基因或假基因,结果一方面产生了絮凝表型的多样性,同时也存在着表型不稳定的严重问题。不同的研究者发现重复序列单元A拷贝数的改变会导致细胞絮凝能力、絮凝类型的变化、甚至使酵母细胞呈现黏附、生物膜等多种表型。可见中间重复序列对絮凝蛋白的结构和功能可能具有重要的调控作用。除重复单元A外,其他三个重复单元对絮凝蛋白功能的调控作用至今未见报道。
本研究的目的就是了解絮凝基因FLO1中其他三个衔接重复单元B、C和D对絮凝蛋白功能的影响,从而为构建遗传稳定的具有广泛酸碱适应性的絮凝基因奠定理论基础。通过PCR和融合PCR方法分别克隆到完整的絮凝基因FLO1、重复单元B、C和D分别缺失的衍生基因FLO1b、FLO1c和FLO1d,并分析了这些基因在非絮凝酵母中表达对细胞絮凝特性的影响。与完整絮凝基因相比,重复单元B、C和D分别缺失后对酵母细胞在pH4.5絮凝缓冲液中的絮凝强度没有明显影响,但不同基因在酵母菌中表达产生的絮凝特性受环境因素,如甘露糖浓度和pH等的影响有明显差异。FLO1中重复单元B、C和D缺失后,细胞絮凝特性受甘露糖抑制的敏感性降低;同时对环境pH的改变具有更广泛的适应性。所以,重复单元B、C和D对絮凝蛋白Flo1p结构和功能具有调控作用,它们的缺失后可能使絮凝蛋白在极端酸碱环境和高甘露糖浓度下更稳定。进一步通过不同pH缓冲液处理后细胞在最适pH缓冲液中絮凝能力恢复情况、GFP和不同絮凝蛋白融合蛋白在不同pH条件下荧光强度变化、不同pH条件下钙离子浓度对絮凝的影响等系列分析,表明环境酸碱度的变化引起絮凝蛋白构象的变化,从而使相应酵母细胞表现出絮凝能力的差异。其中碱性条件下,重复单元C缺失的酵母菌YSF1c比表达全长FLO1的YSF1具有更高的细胞表面疏水性是YSF1c具有更高絮凝能力的原因之一。重复序列单元C缺失有利于提高絮凝蛋白在不适环境条件下的构象稳定性。本研究为构建遗传稳定的最小絮凝功能基因奠定了理论基础。