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ROPGEFs(Guanine Nucleotide Exchange Factors)称为Rac/ROPGTPase鸟嘌呤核苷酸交换因子,它是小G蛋白Rac/ROPGTPase的上游活化因子,催化小G蛋白Rac/ROPGTPase由GDP结合的非活性形式转变成GTP结合的活性形式。Rac/ROPGTPase在植物的生长发育过程中起着分子开关的作用,能够调节花粉管的生长、根毛的发育、过氧化氢的产生以及生长素、脱落酸等植物激素的信号转导途径,同时也能够调节包括IAA/AUX蛋白的核蛋白复合体、SCF-E3泛素连接酶复合体、COP9信号复合体以及26S蛋白酶体的装配。拟南芥基因组中有14个ROPGEFs,这是近年来新鉴定的一个基因家族。此家族成员序列都含有一个保守的PRONE结构域,此结构域对ROPGEFs催化Rac/ROPGTPase由GDP结合态转变成GTP结合态具有重要作用。为了研究ROPGEFs对小G蛋白Rac/ROPGTPase的调控机理,本论文用酵母双杂交方法鉴定了ROPGEF7的互作蛋白,本论文获得主要结果如下:
1.诱饵载体的构建和自激活与毒性检测:
我们选择ROPGEF7氨基端59个氨基酸缺失的片段作为诱饵蛋白,构建了诱饵载体pGBKT7-GEF7-ΔN用于筛选文库,同时还构建了pGBKT7-GEF7-CDS、pGBKT7-GEF7-PRONE和pGBKT7-GEF7-C三个载体,用于验证与鉴定ROPGEF7是否与prey蛋白互作以及与prey蛋白相互作用的结构域。
在酵母菌株AH109中对诱饵载体pGBKT7-GEF7-ΔN自激活性和毒性进行检测,发现该诱饵载体没有自激活性和毒性,可以用于文库筛选。
2.拟南芥幼苗cDNA文库构建与文库筛选:
成功构建了拟南芥幼苗cDNA文库,并选择共转化的方法进行了文库筛选。将pGBKT7-GEF7-△N、pGADT7-Rec和cDNA文库同时转化到酵母AH109中,转化后的酵母涂布到SD/-Ade/-His/-Trp/-Leu平板上。筛选文库获得102个候选克隆,将这些克隆在SD/-Ade/-His/-Trp/-Leu平板上筛选2次后,经过X-Gal显色反应,有68个候选克隆变蓝,对阳性克隆进行菌落PCR,产物测序,所得序列登录TAIR网站利用BLASTN比对,通过读码框检测,只有18个克隆正确。在这18个克隆中elF4E(eukaryotic translation initiation factor 4E)基因出现7次,初步判断eIF4E是我们所要寻找的目标蛋白之一。
3.GEF7与eIF4E在酵母细胞中直接互作验证:
为了验证GEF7与eIF4E之间的互作,我们构建了GEF7一系列结构域删除载体:GEF7-CDS、GEF7-ΔN、GEF7-PRONE以及GEF7-C,在酵母细胞中验证与eIF4E之间的作用。结果显示,除了GEF7-C不能和eIF4E互作外,其余三个包含PRONE结构域载体与eIF4E相互作用,说明PRONE结构域介导了两者之间的互作。
4.GEF7与eIF4E在植物细胞中互作验证:
为了进一步验证GEF7与eIF4E在植物体内的互作,我们构建了两个双分子荧光互补(BIFC)载体:pSAT6-cEYFP-C1-B-GEF7和pSAT6-n(1-174)EYFP-C1-eIF4E,在拟南芥原生质体中共表达这两个载体,在荧光显微镜下观察,发现有明亮的YFP表达,而共表达两个空载体pSAT6-cEYFP-C1-B和pSAT6-n(1-174)EYFP-C1的对照细胞没有YFP的表达,结果表明了GEF7与elF4E在植物细胞中相互作用。
5.YFP标记的GEF7和elF4E亚细胞定位分析:
在拟南芥原生质体细胞分别表达35S-YFP-ROPGEF7和35S-YFP-elF4E,发现ROPGEF7定位在细胞膜和细胞质中,eIF4E定位在细胞质中,说明ROPGEF7和eIF4E在细胞中的定位有重叠区域,这也进一步暗示了ROPGEF7和eIF4E能够相互作用。
6.植物表达载体的构建与转基因植株的获得:
为了研究elF4E的生物学功能,我们已经构建了PeIF4E::GUS、elF4E过表达和eIF4E干涉载体,目前已经获得eIF4E过表达和eIF4E干涉To代植株,PeIF4E:GUS抗性植株的筛选正在进行之中。