价值微藻转化系统的构建及集胞藻PCC 6803假定蛋白功能预测

价值微藻转化系统的构建及集胞藻PCC 6803假定蛋白功能预测雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)和寇氏隐甲藻(Crypthecodinium cohnii)是两种重要的价值微藻。

其中,雨生红球藻是天然虾青素(Astaxanthin)的重要来源,寇氏隐甲藻已被广泛应用于工业生产二十二碳六烯酸(Docosahexaenoic Acid)。

为提高目标产物产率并降低生产成本,我们旨在开发基于同源重组与电击转化的遗传操作系统。

在本研究中:1)确定了多种抗生素对目的藻株的作用浓度。

在固体和液体培养基中20μg/m L草丁膦可抑制雨生红球藻的生长,在固体培养基中40μg/m L潮霉素B可对寇氏隐甲藻的生长产生抑制作用;2)PCR克隆目的基因片段。

采用融合PCR方法构建了两种类型的外源基因片段,一种包含18S 上游基因、抗性基因盒和18S下游基因三种基因片段,另一种包含18S上游基因、抗性基因和18S下游基因三种基因片段;3)优化了电击条件并进行真核微藻的电击转化。

结果表明,在2 mm电击杯、1.2 kV电压、25μF电容、200Ω条件下可将含草丁膦抗性基因盒(bar cassette)的外源基因片段转入雨生红球藻中。

以基因组DNA为模板进行PCR验证了bar基因整合到了染色体上。

然而,在潮霉素B抗性平板筛选转化子并未得到寇氏隐甲藻藻落。

假定蛋白功能推测已成为后基因组时代的重要研究内容,对其功能信息的缺失阻碍了对微生物生理遗传研究的深入。

本研究中,我们提出了一套基于组学数据和蛋白相互作用数据的假定蛋白功能网络预测方案。

该方案包括两个步骤:1)利用不同胁迫条件下的集胞藻PCC 6803(Synechocystis sp.PCC 6803)蛋白组和转录组数据建立共表达网络,之后与
蛋白相互作用网络整合构建双色网络;2)针对双色网络,应用全局传播算法进行假定蛋白功能推测。

该算法可将基因/蛋白与已知基因本体功能分类的联系进行排序,并认为每种功能分类下,首位假定蛋白可能与该功能有关。

研究结果表明,应用此方案可给予集胞藻122个假定蛋白分配可能的功能。

最后,应用操纵子生物信息进行验证,结果表明,应用此方案进行假定蛋白功能推测的准确率高达70%。

本研究提出的整合多种组学数据进行假定蛋白功能预测的方案,为集胞藻代谢研究提供了新角度。