原生动物纤毛虫休眠细胞分化的基因调控机理研究

原生动物纤毛虫形成包囊或脱包囊过程中，在一系列生理生化变化的基础上，细胞结构经历分化和重建。研究纤毛虫细胞的休眠现象，已成为探索真核细胞结构形成及其生理生化调控机理的重要内容。本项目拟应用抑制性消减杂交技术、RNAi技术、实时荧光定量PCR技术、二维电泳技术和肽质谱技术，以冠突尾伪柱虫等易诱导去分化和再分化的纤毛虫为材料，研究纤毛虫形成包囊与脱包囊过程的差异表达基因、纤毛虫休眠包囊壁与纤毛虫休眠包囊脱包囊后残留的包囊壁中的主要差异蛋白质及其对细胞去分化和再分化的影响，筛选出与纤毛虫形成包囊及脱包囊的相关基因和相关蛋白，从中发现纤毛虫形成包囊的调节基因和∕或脱包囊的调节基因，从蛋白质和基因层面探讨纤毛虫休眠细胞结构去分化和再分化及其基因调控机理，为探索真核细胞抵抗逆境的机理、揭示真核细胞与环境相互作用的关系、阐明休眠细胞生命活动的特征及其形态结构变化的内在机制提供重要的分子生物学信息。

原生动物纤毛虫遇逆境分化形成包囊是一种常见现象。在包囊形成过程中，细胞经历分化和重建。研究纤毛虫细胞的休眠现象，已成为探索真核细胞结构形成及其生理生化调控机理和休眠机制的重要内容。本项目以纤毛虫冠突伪尾柱虫、包囊游仆虫和大尾柱虫这些易诱导分化的纤毛虫为材料，应用实时荧光定量PCR，SDS-PAG电泳、双向电泳技术，串联质谱、液质连用技术和Shortgun质谱技术及生物信息学等技术，研究纤毛虫分化形成包囊相关的基因和蛋白，筛选和鉴定出了许多与纤毛虫包囊形成相关的基因和蛋白，分离和鉴定出了毛虫休眠包囊壁许多蛋白，探讨了这些基因和蛋白的功能及其对细胞分化的影响。结果显示：1.筛选鉴定出数十种与分化形成包囊相关的基因，显示包囊形成不仅涉及结构基因差异表达，而且涉及许多功能基因包括活性酶、信号传导、应激响应、物质运输和蛋白降解的相关基因差异表达。其中有些基因在调控包囊形成中起重要作用。2. 筛选鉴定出数十种与分化形成包囊相关的蛋白，显示包囊形成不仅涉及结构蛋白差异表达，而且涉及许多功能蛋白包括活性酶、信号传导、物质运输和蛋白降解的相关蛋白差异表达。其中有些蛋白在包囊形成过程中发挥重要作用。 3. 分离和鉴定出包囊游仆虫休眠细胞壁和冠突尾伪柱虫包囊壁中多种蛋白组分，显示纤毛虫包囊壁蛋白组分复杂，包括多种细胞骨架蛋白、活性酶、转运蛋白和信号传导蛋白。这些包囊壁蛋白的多组分和多功能性提示，包囊壁的功能远不止机械性保护作用，还涉及信号转导、物质跨壁运输、应激响应和蛋白降解等。这表明包囊壁蛋白的作用远超出我们先前的想象。这种含有多种功能蛋白的包囊壁，可以协同保护和协调细胞渡过逆境时期，这种组成机制对于休眠包囊的存活具有重要意义。本项目从蛋白质和基因层面研究和探讨纤毛虫休眠细胞结构分化及其分子调控机理，为探索真核细胞抵抗逆境的机理、揭示真核细胞与环境相互作用的关系、阐明休眠细胞生命活动的特征及其形态结构变化的内在机制提供重要的分子生物学信息。