酿酒酵母MTM1对锌离子代谢调节机制的研究

论文摘要

锌离子在许多生命活动起着非常关键的作用,包括能量的产生、神经传导、信号传送、营养运输、p H和极性平衡都依赖于锌离子。锌离子的吸收、分布、利用、储存和分泌中任何一个步骤的缺陷都会导致严重的健康问题。目前对于锌离子和其他金属离子之间的相互作用,尤其是单一基因调控锌及其他金属离子的研究相对较少。我们在研究酵母细胞MTM1基因调节镍离子代谢的过程中,发现其同时调控锌离子的代谢平衡。本课题将深入探究MTM1基因调控锌离子代谢平衡的机制。本课题以酿酒酵母细胞作为研究对象,利用分子生物学和金属组学的方法研究MTM1对锌离子代谢调节机制。敲除MTM1基因,在高浓度锌的条件下比较敲除株和野生型酵母生长的差异并对其机制进行阐明。细胞生长实验显示,在添加过量锌离子的SC培养基上,MTM1敲除株生长明显优于野生型,相应的MTM1基因的过量表达则显示出对锌敏感。等离子耦合质谱测定结果表明mtm1△突变株中锌离子含量显著低于野生型菌株。荧光定量PCR（RT-PCR）和β-半乳糖苷酶基因报告实验说明mtm1△突变株中ZRC1的转录水平明显高于野生型菌株。构建zrc1△mtm1△双敲除株,生长实验显示双敲除菌株比ZRC1单敲除株对过量的锌更加敏感。mtm1△中超氧化物歧化酶2（SOD2）的活性显著低于野生型并且过量锌离子降低SOD2的活性。蛋白印记实验证明锌离子诱导MTM1蛋白的表达。绿色荧光蛋白实验显示锌离子对MTM1蛋白的定位没有显著的影响。本论文研究结果证明MTM1基因调节真核生物锌离子代谢,其机制是通过调节ZRC1基因的表达水平,从而增强了锌离子从细胞质转运到液泡中的效率,降低了过量锌离子在细胞质中的积累,最终使锌离子对细胞的毒害作用减弱,而使mtm1△株对锌离子的高抗性。本机制的阐明对于锌离子相关疾病的研究提供了新的思维和途径。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 金属离子研究背景
•     1.1.1 金属离子与疾病研究背景
•     1.1.2 锌离子代谢与工业生产研究背景
•   1.2 金属离子代谢研究进展
•     1.2.1 锌离子代谢及其相关疾病的研究动态
•     1.2.2 MTM1 与金属离子代谢的研究状态
•   1.3 课题研究内容概述
•   1.4 本课题研究的目的及其意义
• 第2章 金属离子对酵母细胞生长的影响
•   2.1 材料
•     2.1.1 供试菌株
•     2.1.2 仪器和设备
•     2.1.3 培养基
•     2.1.4 主要试剂及药品
•   2.2 方法
•     2.2.1 菌种的活化与保存
•     2.2.2 突变菌株的筛选
•     2.2.3 突变基因的筛选
•     2.2.4 锌离子对mtm1△生长的影响
•   2.3 结果与分析
•     2.3.1 突变株的筛选结果
•     2.3.2 高抗性突变株的测序结果
•     2.3.3 突变基因敲除株的生长实验结果
•     2.3.4 mtm1△生长曲线实验结果
•   2.4 小结
• 第3章 MTM1 的敲除对锌离子代谢的影响
•   3.1 材料
•     3.1.1 供试菌株及质粒
•     3.1.2 仪器和设备
•     3.1.3 培养基
•     3.1.4 主要试剂
•   3.2 方法
•     3.2.1 过表达菌株的构建
•     3.2.2 mtm1△中锌离子的含量的测定
•     3.2.3 RT-PCR检测
•     3.2.4β-半乳糖苷酶报告基因实验
•     3.2.5 双敲除株的构建
•   3.3 结果与分析
•     3.3.1 MTM1 过量表达对mtm1△生长的影响
•     3.3.2 金属离子浓度测定
•     3.3.3 RT-PCR检测
•     3.3.4 MTM1 的敲除对ZRC1 转录水平的影响
•     3.3.5 mtm1△的双敲除株生长实验
•   3.4 小结
• 第4章 MTM1 对锌离子代谢的影响机制
•   4.1 材料
•     4.1.1 仪器及设备
•     4.1.2 培养基
•     4.1.3 主要试剂
•   4.2 方法
•     4.2.1 锌离子对Mtm1p位置的影响
•     4.2.2 蛋白印记法（Western Blot）检测蛋白
•     4.2.3 酵母细胞超氧化物歧化酶2（Sod2p）活性测定
•     4.2.4 氧化压力对酵母细胞生长的影响
•   4.3 结果与分析
•     4.3.1 锌离子对MTM1 蛋白位置的影响
•     4.3.2 Western Blot检测蛋白
•     4.3.3 SOD2 酶活测定
•     4.3.4 氧化压力对酵母细胞生长的影响
• 总结
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王凌云

导师: 伍晓斌

关键词: 酵母,锌离子,代谢机制

来源: 上海师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 上海师范大学

分类号: Q935

总页数: 62

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