耐辐射奇球菌机械敏感离子通道MscL电生理特性的研究

机械敏感离子通道MscL是由细胞膜被拉伸而激活的一类具有大电导率的离子通道，与真核生物的许多重大疾病和生理功能紧密相关。但在原核生物中的生理功能不明，特别是耐辐射奇球菌的MscL通道与极端环境应答的相关性研究尚未见报导。本研究拟将该菌基因组序列中的MscL通道基因进行克隆、表达和纯化，获得MscL通道重组蛋白，与具有优良药物载体特性的耐辐射奇球菌脂类或普通脂类制备MscL通道蛋白-脂质体。运用膜片钳技术研究比较这两种MscL通道蛋白-脂质体中通道电生理特性及其对极端环境的应答；测试离子通道蛋白-脂质体在各种环境中的稳定性和可调控性。本研究的目的和意义在于：(1)从耐辐射奇球菌MscL通道的电生理特性及其对极端环境应答的新视角,来揭示耐辐射奇球菌适应极端环境的机理，并为深入了解MscL在原核生物中的生物学功能提供依据。(2)为制备适用于极端环境的纳米阀门和脂质体药物载体提供理论和应用基础。

通过对耐辐射奇球菌机械敏感通道mscl基因的克隆表达纯化，获得重组耐辐射奇球菌MSCL通道蛋白。以重组大肠杆菌MSCL通道蛋白为对照，与重组耐辐射奇球菌MSCL通道蛋白分别插入到人工脂质体中并利用膜片钳记录MSCL单通道的电信号。通过对获得的电信号进行分析比较，发现耐辐射奇球菌MSCL通道开放所需压力阀值为-60mmHg较大肠杆菌大，开放后的电导为3.058较大肠杆菌小。也就表明耐辐射奇球菌的MSCL通道较难开放，开放后的电流通过率也小。这与其耐受极端干旱环境相符，使其在极端环境下不必如普通细菌一样开放MSCL通道而损失胞内物质以保存实力。在研究期间还建立了便于检测人工脂质体形态的染色技术，并成功将耐辐射奇球菌mscl基因导入缺失mscl基因的大肠杆菌中。通过低渗透压实验，发现耐辐射奇球菌的MSCL通道比大肠杆菌的MSCL通道对渗透压要不敏感，与电生理实验结果相一致。另外，还建立了制备超大耐辐射奇球菌原生质体(30-60µm)的方法，为原位检测耐辐射奇球菌MSCL通道电生理特性提供了完美的材料，还为今后检测耐辐射奇球菌上其他未知的通道奠定了基础。