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尿囊酸酶在盘基网柄菌发育中定量定位表达的研究

代卉  
【摘要】:盘基网柄菌(Dictyostelium discoideum)是一种低等的真核生物,位于真核生物进化树的根部,生活史中有着单细胞与多细胞交替的发育过程。当生活环境良好时,其为单细胞状态,行二分裂的繁殖方式;当生活环境不利时,其开始进入多细胞的发育。在多细胞的发育过程中,盘基网柄菌经历了细胞聚集、细胞丘、蛞蝓体和子实体四个阶段。其问不仅形态发生了变化,而且涉及到了一系列信号分子的调控。有研究报道,最初饥饿的盘基网柄菌分泌cAMP化学信号,促使邻近的细胞趋化性地向cAMP源的方向爬行,并在gp80和DdCAD-1等的作用下渐渐地聚集在一起。之后在gp150的异嗜性作用和DIF-1等的影响下,细胞开始发生分化,形成了前孢子细胞和前柄细胞,而前柄细胞随着发育的进行又进一步分化为各种亚型。最后,前孢子细胞发育为成熟的孢子,前柄细胞发育为成熟的柄。由于盘基网柄菌自身结构简单,整个多细胞发育过程只需要约24h,并且涉及到了一系列信号分子的调控,所以盘基网柄菌是研究信号转导、细胞发育和运动的良好材料。 前人研究发现,gp150通过异嗜性的相互黏着来影响盘基网柄菌的聚集,缺失gp150分子的盘基网柄菌AK127细胞发育只能停留在多细胞松散聚集阶段,而不能像野生型盘基网柄菌那样完成发育形成子实体。所以gp150对盘基网柄菌的发育有着至关重要的作用。本实验室相关人员在研究gp150对盘基网柄菌多细胞发育的影响时筛选到一基因--尿囊酸酶基因,由此推测尿囊酸酶可能与gp150分子有着某种关系。尿囊酸酶是生物体嘌呤代谢途径中一种重要的酶,可水解尿囊酸为乙醛酸和尿素,后者在低等生物中还可彻底分解成为氨和二氧化碳。早期就有研究报道,氨是盘基网柄菌细胞发育中一种重要的信号分子。为了具体确定尿囊酸酶是如何对盘基网柄菌发育起作用,作者对盘基网柄菌KAx-3多细胞发育不同阶段中的尿囊酸酶采用免疫荧光技术进行定位观察,并采用Western blot技术分析了盘基网柄菌KAx-3和AK127多细胞发育过程中尿囊酸酶的表达情况。结果显示:在细胞聚集阶段,尿囊酸酶在盘基网柄菌细胞膜附近存在较多,表明其有可能参与了盘基网柄菌细胞最初聚集过程的调控;随着发育进行到细胞丘阶段,尿囊酸酶在细胞丘外层细胞中荧光强度较强,而细胞丘外层是有着发育成前柄细胞的潜质。在蛞蝓体阶段,尿囊酸酶在前柄细胞中的表达量明显多于前孢子细胞,在子实体成熟的过程中,在前柄细胞区与前孢子细胞区交界处荧光强度最强,该区域内细胞将分化成前柄B细胞。据此推测尿囊酸酶的定位表达可能与盘基网柄菌细胞分化类型相关。Western blot结果显示:在KAx-3发育过程中尿囊酸酶的表达量呈现出逐渐上升的趋势,发育至18h左右达到最大值,18小时后表达量骤然下降。而AK127中尿囊酸酶的表达量却始终在低水平徘徊。这表明,gp150的缺失影响了尿囊酸酶的表达。实验结果提示尿囊酸酶的表达量与发育时间有关,并且它们表达量的变化与gp150存在着密切的关系。


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