slr0110调控蓝藻Synechocystis sp.PCC6803异养的功能蛋白质组学研究

The cyanobacterium Synechocystis sp. PCC6803 is an important model orgranism for the study of photosynthesis and respiration, it can grow photoautotrophically using CO2 as the carbon source or heterotrophically using exgenous glucose as the sole carbon source. We generated a heterotrophy-defective mutant with normal autotrophic cability by knocking out the open reading frame slr0110 encoding a hypothetical protein. Quantitative proteomic analysis of the membrane and soluble proteins from the mutant and wild type (WT) grown with or without glucose revealed that many proteins were down- or up-regulated in the mutant, including the glucose transporter Sll0771, suggesting that glucose transportation or metabolism in the mutant may be impaired. To bridge the gap of our understanding between Slr0110 and its regulation on the expression of sll0771 and glucose transportation or metabolism, we propose to identify Slr0110-interacting proteins, to analyze its cellulat localization, and to study the functions of differentially expressed proteins in the mutant. We expect that we can directly or indirectly link the funciton of Slr0110 to the glucose transporation or metabolism through the above proposed studies. The data from these studies will not only provides new insight to the regulatory mechanims of photosyntheisis and respiration, but also provides a invaluable proteomic information resource for the scientific community working on Synechocystis.

蓝藻Synechocystis sp. PCC6803是一种重要的研究光合及呼吸作用的模式生物, 它既能利用空气中的二氧化碳进行自养，又能利用外源的葡萄糖进行异养。我们通过插入突变的方法敲除了一个编码未知功能蛋白的基因slr0110并获得了自养正常，但异养缺陷的突变体。膜蛋白和可溶性蛋白的定量蛋白质组学分析表明突变体中很多蛋白的表达受到影响，包括显著下调的葡萄糖运输蛋白Sll0771。进一步分析表明突变体不能转运培养液中的葡萄糖。我们拟通过研究Slr0110的互作蛋白及其功能、Slr0110在细胞内的定位以及突变体中显著差异表达蛋白的功能来研究Slr0110调控Sll0771的表达乃至葡萄糖运输或代谢的机制。本项目的实施不但有助于发现新的光合及呼吸作用的调控机理，而且为以该生物为模式的各种研究提供了丰富的蛋白质组尤其是膜蛋白质组的信息资源。

蓝藻Synechocystis sp. PCC6803是一种重要的研究光合及呼吸作用的模式生物, 它既能利用空气中的二氧化碳进行自养，又能利用外源的葡萄糖进行异养。在Synechocystis sp. PCC6803的碳代谢过程中，很多已知和未知的基因都对其发挥着非常重要的作用。我们通过插入突变的方法敲除了一个编码未知功能蛋白的基因slr0110并获得了自养正常，但异养缺陷的突变体。Slr0110缺失突变体无法利用外源的葡萄糖进行异养生长，而且经过连续黑暗培养后再光照自养培养，野生型可以正常生长，但突变体却不能。同时，通过实验发现slr0110缺失突变体的光合系统II水平以及放氧能力都比野生型要高。定量蛋白质组学发现，突变体中参与糖酵解和氧化磷酸戊糖途径的一些蛋白表达水平下调，而光合系统II和藻胆体中的一些蛋白的表达水平显著上调。表达水平下调的蛋白包括葡萄糖转运蛋白、葡萄糖激酶、葡萄糖六磷酸异构酶、葡萄糖六磷酸脱氢酶以及葡萄糖六磷酸脱氢酶的组装蛋白等，这一结果表明突变体的糖酵解以及氧化磷酸戊糖途径被抑制，这一结论通过糖原含量的测定被进一步确定。本项目的研究结果证明slr0110作为一种新发现的调控因子，在Synechocystis sp. PCC6803碳代谢过程中发挥着非常重要的作用。