1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)
1. 课题意义:本课题以酵母(Sacomyces cerevisiae)为试验材料,主要探究质膜上的Snc1蛋白在自噬过程中的变化情况。2. 研究概况:宏自噬(Macroautophagy,简称“自噬”)发生于营养缺乏等不利条件下,是介导大分子物质或细胞器等降解与循环利用,维持内环境稳态等生命活动的保守过程。自噬的主要过程为:双层膜包围待降解的胞内物质或细胞器形成杯状结构的自噬前体(Phagophe),随后封口形成自噬体(Autophagosome),自噬体通过微管被运送至溶酶体或液泡,两者的膜发生融合进而将自噬体内的货物降解。有关自噬体形成(AutophagosomeBiogenesis)与自噬体膜来源的内容是近期研究的热点。在酵母或哺乳动物细胞的研究中发现,自噬体膜主要来自内质网,其次是高尔基体、质膜、线粒体等,但仍缺乏对自噬体形成与自噬体膜来源的全面了解,自噬体膜是否来自其他的具膜细胞器或膜结构及膜来源的详细机制仍有待探究。在哺乳动物细胞中,网格蛋白重链可与Atg16L1相互作用并形成Atg16L1–AP2/网格蛋白重链复合物,质膜可参与Atg16L1–阳性自噬体前体的合成;在缺氮条件下,trs65Δ突变型酵母菌株中发生于内质网,途经质膜再经内吞途径进入液泡的GFP-Snc1和GFP-Snc1-PEM(Snc1的一种内吞受阻,聚集于质膜的突变形态)进入液泡受阻,但氮饥饿时间延长会使它们逐渐进入液泡;GFP-Snc1-PEM的过量表达可使其被运送至液泡降解,这说明Snc1-PEM可作为自噬体的货物而被降解。然而,缺氮条件下Snc1途经质膜再经内吞途径进入液泡过程中是否参与自噬过程尚未被研究,但在动物细胞中已报道质膜蛋白参与自噬体膜形成的情况。
本研究通过构建突变体、免疫印迹分析、荧光显微镜观察等细胞生物学与分子生物学研究方法,探究Snc1蛋白标记的酵母质膜蛋白在自噬过程中的变化情况,将来可以通过荧光共定位分析、电子显微镜观察等实验,查看酵母质膜蛋白Snc1是否作为自噬体膜的来源参与自噬过程。3. 应用前景:通过对自噬通路的深入理解,可有效调控自噬通量,为癌症、神经退行性疾病和遗传病等多种人类疾病提供潜在的治疗靶标。2. 研究的基本内容和问题
1. 研究目标:探究酵母质膜上的snc1和snc1-pem蛋白可作为自噬的底物而进入液泡进行降解;讨论酵母质膜蛋白snc1能否参与自噬体膜的形成。
2. 研究内容:1) 将实验室已有的nsy128 gfp-snc1的酵母菌株作为野生型(wt1),在wt1的基础上构建atg1Δ突变体。
在不同时长的氮饥饿处理条件下,诱导不同水平的自噬通量,观察wt1和突变体中gfp-snc1的荧光定位情况。
3. 研究的方法与方案
1. 研究方法:基因敲除与整合、分子克隆、荧光显微镜观察、免疫印迹法(western blot)等。2. 技术路线:1) 基因敲除与整合
2) western blot与荧光共定位分析
4. 研究创新点
本课题主要在细胞水平和分子水平探讨酵母质膜snc1蛋白在自噬过程中的变化情况以及是否在自噬体膜形成中发挥作用。
截止目前为止,尚未有课题组报道酵母质膜参与自噬体膜的形成。
但在酵母自噬中,自噬体膜的来源极其广泛,许多细胞器参与了自噬体膜的形成,而在某些哺乳动物细胞中已发现细胞膜是自噬体膜的重要来源。
5. 研究计划与进展
本课题从2019年10月开始2019年10月:阅读文献并理解课题内容。
2019年11月: 设计实验方案并整理nsy128 gfp-snc1 酵母菌株。
2019年12月: 开展预实验。
