SemiSWEET转运糖的分子机制研究初探

在植物生命活动中,糖是一类重要的有机物,以各种形式存在于植物细胞中并发挥功能。它作为植物呼吸反应的底物为植物生长发育提供能量。同时,糖与光信号和氮信号等其它信号组成庞大的信号网络系统对植物进行调控。了解植物体内糖稳态的调节,有助于作物遗传改良方面的研究。糖由不同类型的转运体运输,从而对植物生长发育和病原体侵入等行为进行响应并调控。新发现的一类糖转运蛋白家族SWEET(sugars will eventually be exported transporter)广泛分布于真核、细菌和真菌中。SWEET蛋白家族转运糖来调节植物生长发育,例如调节源细胞中的营养物质支持下游细胞的生长、维持细胞内糖浓度以适应非生物胁迫以及调节外质体糖水平从而调节病原体或共生菌与宿主的相互作用。来自细菌的原核SWEET同源蛋白在结构上仅为SWEET的一半,因此被命名为SemiSWEET。它们二聚形成具有功能形式的转运体,通过糖浓度梯度进行双向跨膜转运。研究发现其与SWEET转运机制具有高度相似性。因此,研究双层膜模拟环境中Swmi SWEET的转运分子机制,深入了解SWEET家族的特性,对提高作物产量和环境适应性方面有重要意义。本研究选用双曲钩端螺旋体(Leptospira biflexa,Lb)SemiSWEET基因作为研究对象,通过优化表达及纯化方法,获得高水平表达纯化条件。基于此,本研究将蛋白构建在不同的膜模拟环境中,包括:去垢剂胶束JNJ-42756493细胞培养环境、磷脂双层胶束环境、磷脂囊泡环境、nanodiscs双层磷脂环境和天然膜环境。实验结果表明:1、在不同的膜模拟环境中,对Lb SemiSWEET进行突变或添加底物均在一定程度上降低了蛋白的动态特性,稳定蛋白构象状态。2、蛋白的构象状态在不同的膜模拟环境中表现出了明显差异,表Biocontrol of soil-borne pathogen明对于膜蛋白来说,体外膜模拟环境的重要性。3、本研究对比五种膜模拟环境结果,发现磷脂双层胶束环境最适合于Lb SeGW-572016分子量miSWEET蛋白的分子机制研究。该环境具有最好的核磁分辨率和最高的灵敏度,相对较多的信号峰数量,并且可用于研究蛋白与底物的相互作用以及底物转运的分子机制。为揭示Lb SemiSWEET蛋白底物结合特异性和转运分子机制奠定了基础。