《海洋甲藻麻痹性貝毒合成途徑及分子調控機理》是依託廈門大學，由王大志擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：海洋甲藻麻痹性貝毒合成途徑及分子調控機理
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王大志
- 依託單位：廈門大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目以鏈狀亞歷山大藻(Alexandrium catenella)為模式種，運用轉錄組學理論和研究方法結合生物信息學分析，比較研究鏈狀亞歷山大藻有毒野生株和無毒變異株，以及有毒野生株不同毒素合成期轉錄組的差異表達，篩選差異表達基因並進行高通量測序，解析差異表達基因功能及其參與的生物學過程，定量基因表達與毒素合成的關係，確定參與毒素合成和調控的基因，構建毒素合成途徑及基因調控網路，揭示毒素合成的分子調控機理。本項目首次從轉錄組角度研究有毒甲藻麻痹性貝毒生物合成途徑和調控機理，其結果對揭示海洋甲藻毒素生物合成機制具有重要的理論價值，填補國際上這方面的空白，推動我國海洋甲藻轉錄組學的發展，提升我國有害藻華研究水平。此外在有毒藻華的預測預防等方面也有重要的套用前景。
結題摘要
麻痹性貝類毒素（Paralytic shellfish toxins，PSTs）是由海洋甲藻等生產的一類神經性毒素，分布廣、危害大，嚴重威脅到海洋生態系統穩定、海洋生物資源可持續利用和人們生命財產安全。儘管針對甲藻PST開展了大量研究，但由於甲藻龐大的基因組及複雜的基因結構，目前我們對甲藻產毒機理仍知之甚少。 本項目以有毒鏈狀亞歷山大藻（Alexandrium catenella）為研究對象，運用基於高通量測序的轉錄組學技術（RNA-seq）和基於質譜分析的定量蛋白質組學技術（iTRAQ），結合生物信息學分析，比較研究了A. catenella有毒野生株（ACHK-T）和無毒變異株（ACHK-NT）轉錄組和蛋白質組，ACHK-T不同產毒時期轉錄組和蛋白質組，以及細胞代謝抑制劑秋水仙素處理前後的ACHK-T和ACHK-NT的轉錄組和蛋白質組，鑑定、篩選差異表達基因和蛋白質，確認參與毒素合成的基因和蛋白質及其參與的生物學過程，探討亞歷山大藻PST合成的分子機制。取得主要研究結果如下：1）基於第二代測序的RNA-seq結合de novo組裝能夠有效地獲得足夠的鏈狀亞歷山大藻的轉錄本信息，鑑定到了直接參與毒素合成的大部分基因；2）ACHK-T和ACHK-NT中的基因表達模式基本一致，sxtA長轉錄本直接參與毒素的生物合成，其在ACHK-NT的下調錶達可能是導致ACHK-NT毒素合成能力丟失的主要原因，且毒素的合成受到翻譯或翻譯後水平的調節；3）鏈狀亞歷山大藻通過提高結構和馬達蛋白相關基因表達來抵禦代謝抑制劑的脅迫，細胞內毒素合成停滯但毒素合成相關基因上調進一步表明毒素合成是通過翻譯水平或翻譯後水平調節；4）iTRAQ定量蛋白質組學技術可有效地用於甲藻蛋白質的高通量鑑定和定量研究，揭示甲藻細胞的蛋白質組成特徵；5）ACHK-T和ACHK-NT中一些生物學過程存在顯著差異，這些差異導致了兩者在碳和能量利用策略上的不一致，這可能決定了兩者不同的產毒和生長能力；6）甲藻PST合成可能與蛋白質翻譯和葉綠素合成相關聯，是細胞氮代謝過程中的一個重要組成部分，毒素可能對氮代謝過程中的谷氨醯氨合成酶具有反饋作用，可調節細胞內氮的再分配；7）甲藻PST產毒相關蛋白並不是毒素合成過程所特有，它們還參與了細胞內其它的生物學過程，PST合成可能受到翻譯後水平的調節，且調控方式與藍藻類似。
