酿酒酵母PI3K复合体亚基Vps38和Atg38协同调控细胞自噬开题报告

 2022-02-07 20:42:13

1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)

本课题研究意义:

细胞自噬作为真核细胞保守的分解代谢过程,对维持细胞稳态和生理平衡,以及各种疾病的引发和治疗发挥着极其重要的作用。pi3k是一类关键的胞内信号调控分子,可形成复合体i和复合体ii,分别参与细胞自噬和vps路径。而目前,对于复合体i亚基atg38,复合体ii亚基vps38的研究甚少。本课题旨在探讨pi3k复合体亚基vps38和atg38是否协同影响细胞自噬,为自噬机制的研究和人类疾病的治疗提供新思路。

国内外研究概况:

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2. 研究的基本内容和问题

研究目标:

据研究,作为pi3k复合体亚基,atg38缺失的酵母细胞自噬活性显著降低,而vps38缺失突变体中饥饿诱导的自噬也受到抑制。本课题拟构建vps38atg38双基因缺失突变体,对比其与单缺失突变体自噬缺陷程度的差异,分析vps38和atg38是否协同影响细胞自噬。

研究内容:

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3. 研究的方法与方案

研究方法:

  1. 酵母菌株和生长条件

本研究中使用的菌株来自SEY6210。酵母菌株在26℃下在YPD培养基(1%酵母提取物、2%蛋白胨、2%葡萄糖、2%琼脂)中进行培养;使用SD(-N)培养基(0.17%不含氨基酸的酵母氮碱和添加2%葡萄糖的硫酸铵)进行氮饥饿。

2 Western blot检测Atg8以及降解的Atg8的量

部分Atg8位于自噬体的内膜,随自噬体一同进入液泡降解,通过对比降解的Atg8的量便可知道形成的自噬体的量,进而知道细胞自噬发生水平的高低。这种方法一般是在Atg8的N端连上标签蛋白,如绿色荧光蛋白GFP;当自噬体与液泡融合后,其内含物被释放进液泡被水解酶降解,包括GFP-Atg8;由于GFP结构域的稳定性比较高,会单独存在一段时间,因而可以通过Western blot检测GFP的条带来衡量降解的GFP-Atg8的量,间接检测细胞自噬发生水平的高低。此外,用荧光蛋白做标签,也可以通过荧光显微镜观察Atg8是否进入液泡来判断自噬是否发生。

3 通过GFP-Atg8 单荧光自噬指示体系

利用Atg8在自噬形成过程中发生聚集的原理的GFP-Atg8指示技术:无自噬时,GFP-Atg8 融合蛋白弥散在胞浆中;自噬形成过程中,GFP-Atg8融合蛋白转位至自噬体膜,随着自噬的进行,闭合的自噬体会与液泡融合进入液泡降解。

实验方案:

1 基因敲除突变菌株的构建

设计引物(Atg38::Hyg-For Atg38::Hyg-Rev);PCR扩增替换片段;运用LiCl对SEY6210 GFP-Atg8 和SEY6210 GFP-Atg8 Vps38::KanMX 菌株进行ATG38基因敲除;Hyg平板筛选敲除成功菌株;提取其基因组DNA,进行诊断PCR进一步鉴定。最终获得atg38atg38 vps38菌株。

2 SD-N氮饥饿培养(2/4h)

3 突变菌株自噬程度的观察

运用荧光显微镜通过GFP-Atg8观察比较atg38 vps38双突变株与atg38vps38单突变株的表型差异,并运用Western Blot比较Atg8含量及降解的Atg8的量,分析自噬水平的差异。

技术路线:

可行性分析:

通过前期文献阅读,作者已对酵母自噬的机理及待研究的PI3K复合体亚基Vps38和Atg38的作用有了初步理解;本项目指导教师专注于研究酵母自噬,积累了丰富的实验经验,取得一系列研究进展;所在实验室相关研究技术成熟,设备齐全。以上皆为本项目的开展奠定理论与实践基础。

本课题工作量难度适中,实验步骤详尽可行,可在预计时间内完成。

4. 研究创新点

本课题创新之处在于首次探讨PI3K复合体亚基Vps38和Atg38是否协同影响细胞自噬,为自噬机制的研究提供新思路及应用价值。

5. 研究计划与进展

2018年10月-2019年1月

查阅文献。构建atg38 vps38菌株并验证。

2019年2月-4月

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