集胞藻膜蛋白地图集的构建

The photosynthetic model organism Synechocystis sp. PCC 6803 contains the outer, the plasma, and the thylakoid membranes. Each membrane contains numerous integral or peripheral membrane proteins that are involved in various important biochemical and physiological processes. Determining the specific localization of a membrane protein on the different membranes is important for addressing its function, but remains to be a great challenge due to the lack of appropriate probe and tremendous amount of work. Using established membrane separation technique and state-of-the-art high throughput proteomics technology, we propose to identify the majority of the Synechocystis membrane proteome and quantitatively compare the relative abundance of each protein on the different membranes. Based on the verified quantitative information, we will determine the subcellular localization of the majority of the identified proteins and construct the membrane protein atlas. The atlas will be web-accessible and should serve as an important resource providing information of subcellular localization of the majority of Synechocystis membrane proteins.

基胞藻是一种重要的光合模式生物，含有外膜、质膜和类囊体膜。每种膜组分上都有大量的跨膜或周边膜蛋白，这些膜蛋白参与包括光合作用和呼吸作用在内的很多重要的生理生化过程。确定膜蛋白的亚细胞定位对其功能的研究非常关键，但由于缺少合适的探针及巨大的工作量，一直以来这始终是个重要的难题。利用膜组分分离技术和先进的高通量蛋白质组学技术，我们拟对集胞藻每个膜组分的蛋白进行定量鉴定，并依此构建膜蛋白的定位地图集，该地图集将含有大多数膜蛋白在不同膜组分上的定量定位信息。最终，我们将在网络上公布该地图集，为光合作用和其它相关的研究领域提供一个重要而简便的蓝藻膜蛋白定位信息资源, 并将相关的研究提升到一个新的高度。

集胞藻是一种重要的光合模式生物, 并在可再生能源以及环境研究上具有重要的价值。在蛋白质组水平上对集胞藻编码的蛋白进行亚细胞定位对于研究这些蛋白所行使的功能具有重要的意义。我们将集胞藻的各个亚细胞组分分离出来，包括类囊体膜、高密度质膜、低密度质膜、外膜以及可溶性组分，并用无标记定量蛋白质组学技术对这些蛋白质进行了定量，根据每个蛋白在不同亚细胞组分上分布的丰度不同，确定这些蛋白在细胞内主要定位在那个组分。依此我们对2027个集胞藻蛋白进行了亚细胞定位， 并用免疫印迹和免疫荧光技术对部分蛋白的定位进行了验证。利用这些定位信息，我们构建了集胞藻蛋白地图集。该地图集的构建导致了一些非常重要的发现。如我们发现集胞藻中具有重要功能的组蛋白激酶Hik33并非如前人预测定位在质膜上，而是定位在类囊体膜上，这为Hik33的功能和机制研究提供了全新的思路。总之，该地图集的建立为光合作用和蓝藻的相关研究提供了重要的研究资源。