胞外多糖(exopolysaccharides,EPS)合成基因簇是揭示乳酸菌EPS构效关系的基础。本研究前期发现一株高产EPS的植物乳植杆菌Lactiplantibacillus plantarum YZH81菌株含有可能的2个EPS合成基因簇cps1和cps2,构建的YZH81?cps1菌株EPS产量...胞外多糖(exopolysaccharides,EPS)合成基因簇是揭示乳酸菌EPS构效关系的基础。本研究前期发现一株高产EPS的植物乳植杆菌Lactiplantibacillus plantarum YZH81菌株含有可能的2个EPS合成基因簇cps1和cps2,构建的YZH81?cps1菌株EPS产量下降。本研究首先利用CRISPR/Cas9技术敲除了YZH81菌株cps2基因簇。与YZH81相比,YZH81?cps1和YZH81?cps2的EPS产量分别下降了22.88%和35.42%,化学组成改变也较大,突变株均未检出鼠李糖单糖组分,而甘露糖和葡萄糖占比大幅提高。进一步利用蛋白质组学分析了不同发酵时间(10、32 h)两个不同cps簇的缺失相比于野生型YZH81菌株的差异蛋白29个和22个,京都基因与基因组百科全书和基因本体分析结果显示差异蛋白参与YZH81菌株的生物学过程、细胞组成的代谢与加工过程,但敲除cps2簇引起的差异蛋白功能更为丰富,包括脂质代谢、核苷酸代谢和肽聚糖的生物合成与代谢等。综上,本研究明确了YZH81菌株具有两个独立的不同cps簇,并分别承担了不同功能,为后期开展YZH81菌株的EPS益生功能构效关系的研究提供了理论支撑。展开更多
线粒体是真核细胞中最重要的能量产生细胞器,在物质代谢、细胞信号转导、氧化应激,以及多种形式的细胞死亡途径中发挥关键的调控作用。线粒体拥有独立于细胞核基因组的DNA——线粒体DNA(mtDNA),但是只编码13条多肽链、22个转运RNA(tRNA)...线粒体是真核细胞中最重要的能量产生细胞器,在物质代谢、细胞信号转导、氧化应激,以及多种形式的细胞死亡途径中发挥关键的调控作用。线粒体拥有独立于细胞核基因组的DNA——线粒体DNA(mtDNA),但是只编码13条多肽链、22个转运RNA(tRNA)和2个核糖体RNA(r RNA)。线粒体内的其他蛋白质都是由核基因(n DNA)编码的,这两个基因组协同工作,维持细胞的正常功能和稳态。已鉴定的人类细胞线粒体蛋白质组含有超过1158种蛋白质,它们分别定位于线粒体外膜、膜间隙、内膜和基质中,参与氧化磷酸化、三羧酸循环、分裂-融合动力学,以及维持线粒体稳态等重要功能。线粒体稳态和线粒体功能的正常发挥与线粒体蛋白酶密切相关,这些线粒体蛋白酶通过调节线粒体蛋白的活性,去除受损的或不必要的蛋白质,从而维持线粒体稳态并确保细胞存活。其中一组功能依赖于ATP结合和水解的线粒体AAA+蛋白酶(ATPases associated with diverse cellular activities,AAA+proteases),不仅执行降解错误折叠蛋白质的功能,还在线粒体融合蛋白的加工成熟、呼吸链复合物组装、mtDNA复制/转录等过程中发挥关键作用。研究发现,这些线粒体AAA+蛋白酶的基因突变或者表达异常导致其酶活性改变,严重损害线粒体结构和功能的完整性,并导致多种神经系统疾病的发生。本文主要以Lon蛋白酶1(Lon peptidase 1,LONP1)、酵母线粒体逃逸基因1样蛋白1(yeast mitochondrial escape 1 like 1,YME1L1)和ATP酶家族基因3样蛋白2(ATPase family gene 3-like 2,AFG3L2)等3种线粒体AAA+蛋白酶为例,详细阐述了它们的序列相似性和结构特点,以及在线粒体中的不同定位与功能。通过总结这3种蛋白酶基因突变与神经系统疾病的关系,发现已报道的疾病相关突变主要位于ATPase结构域和水解酶或肽酶结构域。因此,解析这些蛋白酶关键结构域的结构和突变导致的功能变化及其对线粒体乃至细胞稳态的影响,将为理解疾病机制和研发靶向干预策略提供参考。展开更多
文摘胞外多糖(exopolysaccharides,EPS)合成基因簇是揭示乳酸菌EPS构效关系的基础。本研究前期发现一株高产EPS的植物乳植杆菌Lactiplantibacillus plantarum YZH81菌株含有可能的2个EPS合成基因簇cps1和cps2,构建的YZH81?cps1菌株EPS产量下降。本研究首先利用CRISPR/Cas9技术敲除了YZH81菌株cps2基因簇。与YZH81相比,YZH81?cps1和YZH81?cps2的EPS产量分别下降了22.88%和35.42%,化学组成改变也较大,突变株均未检出鼠李糖单糖组分,而甘露糖和葡萄糖占比大幅提高。进一步利用蛋白质组学分析了不同发酵时间(10、32 h)两个不同cps簇的缺失相比于野生型YZH81菌株的差异蛋白29个和22个,京都基因与基因组百科全书和基因本体分析结果显示差异蛋白参与YZH81菌株的生物学过程、细胞组成的代谢与加工过程,但敲除cps2簇引起的差异蛋白功能更为丰富,包括脂质代谢、核苷酸代谢和肽聚糖的生物合成与代谢等。综上,本研究明确了YZH81菌株具有两个独立的不同cps簇,并分别承担了不同功能,为后期开展YZH81菌株的EPS益生功能构效关系的研究提供了理论支撑。
文摘线粒体是真核细胞中最重要的能量产生细胞器,在物质代谢、细胞信号转导、氧化应激,以及多种形式的细胞死亡途径中发挥关键的调控作用。线粒体拥有独立于细胞核基因组的DNA——线粒体DNA(mtDNA),但是只编码13条多肽链、22个转运RNA(tRNA)和2个核糖体RNA(r RNA)。线粒体内的其他蛋白质都是由核基因(n DNA)编码的,这两个基因组协同工作,维持细胞的正常功能和稳态。已鉴定的人类细胞线粒体蛋白质组含有超过1158种蛋白质,它们分别定位于线粒体外膜、膜间隙、内膜和基质中,参与氧化磷酸化、三羧酸循环、分裂-融合动力学,以及维持线粒体稳态等重要功能。线粒体稳态和线粒体功能的正常发挥与线粒体蛋白酶密切相关,这些线粒体蛋白酶通过调节线粒体蛋白的活性,去除受损的或不必要的蛋白质,从而维持线粒体稳态并确保细胞存活。其中一组功能依赖于ATP结合和水解的线粒体AAA+蛋白酶(ATPases associated with diverse cellular activities,AAA+proteases),不仅执行降解错误折叠蛋白质的功能,还在线粒体融合蛋白的加工成熟、呼吸链复合物组装、mtDNA复制/转录等过程中发挥关键作用。研究发现,这些线粒体AAA+蛋白酶的基因突变或者表达异常导致其酶活性改变,严重损害线粒体结构和功能的完整性,并导致多种神经系统疾病的发生。本文主要以Lon蛋白酶1(Lon peptidase 1,LONP1)、酵母线粒体逃逸基因1样蛋白1(yeast mitochondrial escape 1 like 1,YME1L1)和ATP酶家族基因3样蛋白2(ATPase family gene 3-like 2,AFG3L2)等3种线粒体AAA+蛋白酶为例,详细阐述了它们的序列相似性和结构特点,以及在线粒体中的不同定位与功能。通过总结这3种蛋白酶基因突变与神经系统疾病的关系,发现已报道的疾病相关突变主要位于ATPase结构域和水解酶或肽酶结构域。因此,解析这些蛋白酶关键结构域的结构和突变导致的功能变化及其对线粒体乃至细胞稳态的影响,将为理解疾病机制和研发靶向干预策略提供参考。
