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    酵母分泌信号肽功能验证系统助力信号肽研究


    什么是信号肽

    信号肽是一类特殊的序列,它们位于蛋白质的前端,指导蛋白质进入内质网并最终分泌到细胞外。

    信号肽可以在细胞间进行信号传递,涉及到蛋白质的正确折叠与分泌,调节生物体生理及病理过程。

     

    信号肽的发现

    古特·布洛伯尔和 B Dobberstein 于1975年提出并验证了信号假设(signal hypothesis)。

    古特·布洛伯尔也因“发现蛋白自身信号管理它们在细胞中的转移和定位”而获得1999年度诺贝尔生理学或医学奖

     

    什么是酵母信号肽功能验证系统

    酵母信号肽筛选系统是一种常用的验证信号肽功能的系统,在这个系统中,通过将含有预测信号肽基因的质粒转入酵母菌中。在信号肽能发挥作用的情况下,报告蛋白将会分泌,可以直观快速的验证信号肽功能。

     

    酵母信号肽功能验证系统的原理

    酵母作为生物学被广泛使用的模式生物,酵母信号肽功能验证系统已经在生物学研究中得到了广泛应用。

    实验选用的酵母菌株为缺失蔗糖转化酶基因,在以蔗糖为唯一碳源的培养基上不能生长的 YTK12。

    选用的载体质粒为含有色氨酸合成基因和一个缺失信号肽与起始密码子 ATG 的蔗糖转化酶基因(SUC2)的 pSUC2。

    当信号肽具有分泌功能时,能够在 CMD-W 和 YPRAA培养基板上生长。还可以通过颜色反应进行验证,当信号肽具有功能时,可以将2,3,5-三苯基氯化四唑(TTC)还原为不溶性红色的1,3,5-三苯基甲烷(TPF)来检测转化酶的酶活性。

    反之,则不能在在 CMD-W 和 YPRAA培养基板上生长,且不能发生颜色反应。

     

    信号肽功能验证系统的应用

    目前酵母信号肽功能验证系统已经在生物学研究中得到了广泛应用。

    近日,云南师范大学马铃薯团队王洪洋副教授联合华中农业大学杜鹃副研究员在《Scientia Horticulturae》在线发表A Phytophthora infestans RXLR effector PiAVR3b suppresses plant immunity by perturbing jasmonic acid biosynthesis研究论文。晚疫病菌P. infestans可以在全生长期感染马铃薯,是引起马铃薯晚疫病的重要原因,导致马铃薯产业中的巨大损失。当P. infestans感染马铃薯时,会激活免疫反应。P. infestans侵染植物时会分泌大量效应蛋白进入寄主细胞来抑制植物免疫反应。

    为展现PiAVR3b在感染P. infestans后的动态表达趋势,在易感马铃薯品种AC142接种P. infestans的0、6、12、24、48和72h,使用qRT-PCR检测PiAVR3b相对表达量。实验数据表明,PiAVR3b的表达在接种P.infestans后24小时和48小时显著上调(图A)。SignalP5.0表明PiAVR3b中存在信号肽(图B),使用酵母YTK12菌株测定证实了PiAVR3b信号肽的活性(图C)。

     

    2024年发表在frontiers in Plant Science上的文章利用酵母信号肽功能验证系统,通过将BxICD1 构建到pSUC2载体,经筛选及显色反应,证明了BxICD1信号肽的分泌功能。

     

    酵母信号肽跟踪筛选服务

    南京瑞源生物提供酵母信号肽筛选(yeast signal peptide screen YSST)及验证信号肽的分泌功能服务。

    试验中选用的酵母菌株为缺失蔗糖转化酶基因、在以蔗糖为唯一碳源的培养基上不能生长的 YTK12。

    选用的载体质粒为含有色氨酸合成基因和一个缺失信号肽与起始密码子 ATG 的蔗糖转化酶基因(SUC2)的 pSUC2。 

    当一个具有功能的信号肽连接到 pSUC2的蔗糖转化酶基因之前时可以恢复蔗糖转化酶的分泌功能,从而使 YTK12菌株可在以棉子糖为碳源的缺陷型培养基上生长。此外, TTC显色反应也常用于验证结果。

     

    蛋白互作置信度分析——Y2H-AOS

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