《植物FtsZ的功能及其進化》是依託北京林業大學，由劉小敏擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：植物FtsZ的功能及其進化
- 依託單位：北京林業大學
- 項目負責人：劉小敏
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
葉綠體是光合作用的主要場所。葉綠體的分裂對於維持植物細胞中葉綠體數目的穩定、光合作用以及其他一些生理過程都具有重要意義。FtsZ一個關鍵的葉綠體分裂蛋白，它起始了葉綠體分裂蛋白複合體的裝配並且直接參與了分裂環的收縮。FtsZ廣泛存在於各種細菌和植物中。本項目的生物信息學分析結果顯示，植物中的FtsZ蛋白源自藍細菌，但是又有所不同。在高等植物中有FtsZ1和FtsZ2亞家族的分化，並且在FtsZ1的C末端和FtsZ2的N端都進化出了功能未知但序列保守的motif。另外，FtsZ2的C末端也有一個motif是植物和藍細菌特有的。本項目旨在通過點突變體、結構域置換突變體、缺失突變體和超表達干擾突變體等策略，結合一系列的植物體內的細胞生物學和生化實驗以及系統進化分析，對植物FtsZ特有的特徵進行深入研究，發現有關互作蛋白，了解其作用機制，最後闡明FtsZ在植物中功能分化的原因和進化的歷史。
結題摘要
葉綠體是植物特有的細胞器，它以二元分裂的方式進行增殖。FtsZ是葉綠體分裂機器裝配的第一個成員，它起始了整個分裂過程並且驅動了葉綠體的分裂。FtsZ廣泛存在於細菌和植物中，大多數細菌中只有單拷貝的FtsZ基因，而在進行光合作用的真核生物中，FtsZ具有FtsZ1和FtsZ2兩個亞家族。近年來FtsZ1和FtsZ2在擬南芥葉綠體分裂中的作用不斷被報導，但是FtsZ1和FtsZ2不同結構域及保守基序在葉綠體分裂過程中的具體功能及其系統進化尚不清楚。本項目在獲得擬南芥EMS誘變突變體cpd201的基礎上，探討FtsZ1的C末端保守基序在葉綠體分裂中的作用機制，從進化的角度研究FtsZ蛋白的系統進化及其功能分化等。本項目著重闡明保守基序在FtsZ蛋白執行生理功能過程中所起的重要作用，進而解析其產生該作用的分子機制，為深入了解葉綠體分裂過程提供重要的參考依據。 本項目所獲得的研究結果證明缺失FtsZ1的C末端後影響葉綠體的正常分裂，生物信息學分析表明FtsZ1的C末端存在一個比較保守的基序，該基序是在進化過程中產生的，只存在於高等植物中。將FtsZ1的C末端單個、串聯或者並聯在大腸桿菌中表達後影響了大腸桿菌的細胞分裂，如果將C末端的胺基酸突變後再轉入大腸桿菌中，這種干擾作用就會消失。進一步的研究結果顯示過量表達FtsZ1的C末端並不影響擬南芥中葉綠體的分裂，說明FtsZ1的C末端保守基序可能並不影響FtsZ1與其他蛋白的相互作用，而是影響了FtsZ1在葉綠體中的定位。於是，我們將全長FtsZ1與缺少FtsZ1 C末端的片段在菸草葉片中瞬時表達，定位分析發現缺少FtsZ1 C末端的片段與FtsZ1全長的定位沒有明顯的差異，這可能是由於異源系統的緣故。
