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蓝藻细胞分化信号转导和分子调控机理研究

蓝藻细胞分化信号转导和分子调控机理研究
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  • 批准号:30630006
  • 批准年度: 2010年
  • 学科分类:植物光生物学(C020401) |
  • 项目负责人:赵进东
  • 负责人职称:教授
  • 依托单位:北京大学
  • 资助金额:170万元
  • 项目类别:重点项目
  • 研究期限:2007年01月01日 至 2010年12月31日
  • 中文关键词: 蓝藻;转导
  • 英文关键词:cyanobacteria; heterocyst; pattern; cell differentiation

项目摘要

中文摘要

蓝藻的异型胞分化是一个很好的研究格式形成的模式系统。HetR,CcbP,和钙离子浓度在这一分化过程中起着重要作用。针对胞内钙离子浓度上调机理,我们解析了钙结合蛋白CcbP 的三维结构,并基本了解了它如何调控细胞中钙离子浓度。成功构建了异型胞分化蓝藻的P-II突变株,发现中全新的PII修饰方式,同时证明PII同异型胞分化无关,但对于氮代谢有十分重要的作用。同芝加哥大学合作解析了HetR 蛋白的三维结构,证实HetR以同源二聚体形式结合DNA,并成功构建了可以在加氮素条件下分化异型胞的hetR突变株。发现一个普遍存在于厌氧生物,但在好氧生物非常少见的RbrA基因,对该基因的详细研究发现,RbrA是一个依赖FNR的过氧化物酶,在异型胞清除过氧化氢作用中起关键作用。同时还对Mn-Sod在鱼腥藻中的作用进行了详细研究。发现patA 表达受HetR调控而受PatS抑制,说明PatA参与异型胞分化的正调控网络。对MreB研究表明,MreB对蓝细菌细胞分裂并不重要,而对对细胞极性和形态发生有重要作用。我们还发现蓝细菌的染色体分离可能是依靠多拷贝染色体随机分离的方式进行。

英文摘要

Heterocyst differentiation is a unique model system for studying pattern formation in biological world. HetR, CcbP and intracellular calcium concentration play important role in heterocyst formation. To understand how calcium concentration is regulated, we obtained NMR solution structure of the calcium-binding protein CcbP, which shed light on how calcium concentration could be regulated. We obtained successfully a glnB mutant in a heterocystous cyanobacterium and our results showed that its product, PII, is modified through a unique modification. We also showed that PII is not required for heterocyst formation, but critical to nitrogen metabolism. By collaborating with University of Chicago, we have obtained a crystal structure of HetR, which confirmed that HetR is a DNA-binding homodimer. We also obtained a hetR mutant strain that forms heterocysts in the presence of combined nitrogen. We found that RbrA, a protein found mostly in anaerobic organisms, was a FNR-dependent peroxidase and it plays a very important role in protecting nitrogenase from oxygen damage. We also studied the roles of Mn-Sod in Anabaena. We found that patA is regulated by HetR and its expression was inhibited by PatS, indicating that PatA is a part of positive feedback circuit. Finally, we found that MreB was not critical to cell division

结题摘要

蓝藻的异型胞分化是一个很好的研究格式形成的模式系统。HetR,CcbP,和钙离子浓度在这一分化过程中起着重要作用。针对胞内钙离子浓度上调机理,我们解析了钙结合蛋白CcbP 的三维结构,并基本了解了它如何调控细胞中钙离子浓度。成功构建了异型胞分化蓝藻的P-II突变株,发现中全新的PII修饰方式,同时证明PII同异型胞分化无关,但对于氮代谢有十分重要的作用。同芝加哥大学合作解析了HetR 蛋白的三维结构,证实HetR以同源二聚体形式结合DNA,并成功构建了可以在加氮素条件下分化异型胞的hetR突变株。发现一个普遍存在于厌氧生物,但在好氧生物非常少见的RbrA基因,对该基因的详细研究发现,RbrA是一个依赖FNR的过氧化物酶,在异型胞清除过氧化氢作用中起关键作用。同时还对Mn-Sod在鱼腥藻中的作用进行了详细研究。发现patA 表达受HetR调控而受PatS抑制,说明PatA参与异型胞分化的正调控网络。对MreB研究表明,MreB对蓝细菌细胞分裂并不重要,而对对细胞极性和形态发生有重要作用。我们还发现蓝细菌的染色体分离可能是依靠多拷贝染色体随机分离的方式进行。

评估说明

    国家自然科学基金项目“蓝藻细胞分化信号转导和分子调控机理研究”发布于爱科学iikx,并永久归类于相关科学基金导航中,仅供广大科研工作者查询、学习、选题参考。国科金是根据国家发展科学技术的方针、政策和规划,以及科学技术发展方向,面向全国资助基础研究和应用研究,发挥着促进我国基础研究源头创新的作用。国科金的真正价值在于它能否为科学进步和社会发展带来积极的影响。

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