《高山鹽湖鹵蟲對極端環境適應的AMPK信號途徑及分子機制》是依託浙江大學,由楊衛軍擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名:高山鹽湖鹵蟲對極端環境適應的AMPK信號途徑及分子機制
- 依託單位:浙江大學
- 項目負責人:楊衛軍
- 項目類別:面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
小型的海洋甲殼類-鹵蟲為了適應高山鹽湖極端環境經過長期進化形成了休眠胚胎的特殊生命過程。在抵禦極端環境的過程中,休眠胚胎通過特殊分子機制形成了長期的細胞周期停滯和胚胎髮育間歇,新陳代謝處於完全停滯狀態。適宜環境條件下休眠終止並重新啟動細胞分裂和胚胎髮育。鹵蟲這種特殊的生命過程和分子機制至今尚未被闡明。本項目針對鹵蟲休眠過程中AMPK基因表達的基本特徵,蛋白質水平的變動規律及在細胞胞質中分布開展研究。在篩選休眠胚胎特異性表達基因的基礎上,結合生物信息學分析確定與AMPK調控相關的目標分子。通過基因Knock-Down和基因過表達的功能驗證闡明AMPK在鹵蟲休眠胚胎形成過程中調控的分子途徑和和作用機制。此外,開展高山鹽湖在地球環境演變過程中的地質變化歷史和規律的研究,結合鹵蟲形成休眠胚胎特殊的生命過程及進化途徑,探索高山鹽湖環境演化與鹵蟲AMPK分子的適應進化規律。
結題摘要
小型的海洋甲殼類-鹵蟲為了適應高山鹽湖極端環境經過長期進化形成了休眠胚胎的特殊生命過程。在抵禦極端環境的過程中,休眠胚胎通過特殊分子機制形成了長期的細胞周期停滯和胚胎髮育間歇,新陳代謝處於完全停滯狀態。適宜環境條件下休眠終止並重新啟動細胞分裂和胚胎髮育。鹵蟲這種特殊的生命過程和分子機制至今尚未被闡明。本項目通過基因表達特徵分析和Knock-Down的研究表明AMPK在鹵蟲休眠過程中起到關鍵的作用,其中AMPK-α1的磷酸化在調控細胞分裂和能量代謝上起到重要的作用。為了闡明極端環境條件下鹵蟲胚胎休眠和細胞靜息過程中AMPK的信號途徑及分子機制,本項目開展了AMPK相關上下游基因的篩選和功能研究。其中包括LKB1,PHB1,SLK,p90RSK,p8及海藻糖酶等基因的分子克隆,表達特徵分析及其在鹵蟲休眠形成過程中功能的研究。研究結果表LKB1-AMPK-α1對鹵蟲胚胎髮育過程中的有絲分裂起著調控作用。此外PDH1通過磷酸化和細胞核定位調控線粒體成熟,並在打破休眠後代謝的再啟動起到重要作用。在鹵蟲中我們發現了2種p90RSK基因(p90RSK1和2),其中p90RSK1做為細胞抑制因子調控減數分裂,而p90RSK2通過下調cyclin D3在休眠過程中調控細胞有絲分裂。同時,我們在鹵蟲中克隆了一個SLK基因,發現SLK蛋白通過細胞核的定位從而實現了鹵蟲休眠胚胎對各種極端環境的抵抗。我們的研究發現PHD1,p90RSK,SLK均通過AMPK對鹵蟲休眠胚胎的代謝進行調控,此外我們這對鹵蟲休眠胚胎自噬調控開展了研究。首先發現一個轉錄因子p8在休眠胚胎形成前高量表達,進一步的研究表明p8通過非AMPK/TOR的途徑調控鹵蟲休眠過程中的內質網自噬的發生。因此通過本項目的研究,明確了在極端環境下鹵蟲休眠胚胎形成過程中以AMPK為中心的信號途徑和機制,該成果為闡明極端環境下細胞靜息的機制奠定重要的基礎。最後,我們開展高山鹽湖在地球環境演變過程中的地質變化歷史和規律的研究,結合鹵蟲形成休眠胚胎特殊的生命過程及進化途徑,探索了高山鹽湖環境演化與鹵蟲的分子適應進化規律。