探讨糖酵解通路蛋白突变对酵母菌株寿命的影响

作     者：陈东旭 

作者单位：南昌大学 

学位级别：硕士

导师姓名：丁霞;黄国俊

授予年度：2022年

学科分类：0710[理学-生物学] 1007[医学-药学(可授医学、理学学位)] 100705[医学-微生物与生化药学] 07[理学] 071005[理学-微生物学] 10[医学] 

主      题：糖酵解 培养基pH值 能量代谢 线粒体功能 复制寿命 

摘      要：许多报道揭示细胞内能量代谢与细胞寿命密切关联,卡路里限制通过减少细胞摄入的能量,进而促进细胞长寿。糖酵解是细胞能量代谢的主要通路之一,通过影响糖酵解的效率,能够有效调节细胞能量的摄入,也能显著地改变细胞的生理状态。实验室前期工作构建了糖酵解通路蛋白突变的酵母菌株,发现突变的酵母菌株在长期培养下展现出良好的复制能力,并且菌株培养基pH明显升高。本研究的目的是希望确证糖酵解通路蛋白突变能导致菌株寿命增长,所具有的生理特征,和可能涉及的细胞内反应与结构,为进一步研究影响细胞寿命的机制奠定基础。具体研究内容及结果如下:(1)减少氮源更有利于糖酵解突变菌株表现长寿特性突变菌株培养基pH的升高可能与菌株代谢方式的改变有关,因此我们假设改变培养基的组成也可能改变细胞代谢的方式,或许能找到更容易促进突变菌株表现其长寿特征的培养条件。将实验菌株分别在氮源缺乏1/2和碳源缺乏1/2的培养基中进行培养,结果发现菌株在氮源缺乏1/2培养基中培养时,实验菌株复制能力增强的优势得以保留,而将菌株在碳源缺乏1/2培养基中培养时,实验菌株复制能力增强的优势消失。该结果提示糖酵解通路蛋白的突变很可能改变了菌株的代谢方式,而降低培养基中氮源的组成有利于维持突变菌株特异的代谢方式,导致寿命的延长。(2)突变菌株在细胞进入平滑期后细胞内有较高的ATP含量细胞内ATP含量反应细胞生理状态,在细胞衰老、凋亡的情况下,细胞内ATP含量下降。为了观察长寿菌株在不同生长阶段能量代谢的变化,本研究检测了菌株各生长时期细胞内ATP含量变化情况。结果发现糖酵解突变菌株在生长平滑期及衰老时期,细胞内有明显较高的ATP含量。该结果提示在菌株进入生长平滑期后,线粒体活性升高或许是导致细胞寿命延长的特征之一。综上所述,本研究发现糖酵解蛋白的突变很可能会改变细胞代谢网路,促进酵母液泡V-ATPase酶活性升高,增强酵母液泡自噬,提高酵母应对环境胁迫的能力,减缓酵母线粒体功能的退化,使其产生更多的ATP,进而延长酵母的复制寿命。该成果为酵母复制寿命机制研究提供新的思路。