钙调蛋白在裸藻重力感受信号通路中的作用研究

裸藻由于具有明显的负向重性游动行为，因此被认为是进行单细胞感受重力信号的模式生物。在裸藻感受重力的信号通路中，与之有关的特殊钙调蛋白基因尚不清楚，只有利用抑制剂实验而得到的非直接证据表明钙调蛋白在重力感受的信号通路中起着重要作用。本研究拟利用前期同源序列分析克隆的裸藻钙调蛋白基因构建RNA干扰株系，结合游动行为学分析，获得重力感受相关的钙调蛋白基因序列，分析其在变重力环境下的表达情况，并利用噬菌体展示技术，获得与此钙调蛋白进行相互作用的蛋白质分子，结合RNA干扰分析，确认其功能，并分析在不同重力水平下这些分子的表达水平和与钙调蛋白及钙离子的相互作用特点，为研究钙调蛋白在裸藻重力感受信号通路中的作用提供直接证据。本研究对于认识单细胞生物重力感受的信号通路研究和重力生物学分子机制研究具有重要作用，同时对预防和治疗空间各类细胞病变过程也具有重要的理论价值。

鞭毛藻类由于表现出明显的负向重性运动，因此被认为是进行单细胞感受重力研究的理想模型生物。在其感受重力反应的信号通路研究中，有关钙调蛋白及其相关调控蛋白的作用目前尚不清楚。本研究正是针对如上情况开展了如下的研究：（1）建立了红外显微录像系统，引进了分析藻类运动行为学的软件；（2）克隆了裸藻的5种钙调蛋白基因，通过构建对应的钙调蛋白RNAi株结合运动行为学分析，发现了一种特殊的钙调蛋白与裸藻的重力行为学相关；（3）利用原核表达体系对这种钙调蛋白进行了表达，获得该蛋白的晶体，并经过X光衍射对其结构进行分析；（4）构建了裸藻的噬菌体展示文库，利用该钙调蛋白对文库进行淘选，获得了70多种与钙调蛋白相互作用的分子；（5）在分析这些分子的基础上发现了一种激酶与钙调蛋白具有相互作用，在克隆全长的基础上对其行为学上的功能进行了验证；（6）分析了钙调蛋白和激酶在模拟微重力和超重处理下的表达情况。该研究表明，钙调蛋白确实参与藻类重力感受的信号通路，并且其具有下游的调控分子的能力。本项目完成了计划书要求的所有研究内容，共标注发表相关论文11篇。