工程科学学报，第37卷，第8期：11051109,2015年8月 Chinese Journal of Engineering,Vol.37,No.8:1105-1109,August 2015 D0l:10.13374/j.issn2095-9389.2015.08.020:http://journals..ustb.edu.cn 莱茵衣藻鞭毛内运输蛋白IFT81调控鞭毛组装 孙 娟四 清华大学生命科学学院，北京100084 ☒通信作者，E-mail:sunjuan11@mails.tsinghua..cdu.cn 摘要利用插入突变的方式获得了一株衣藻不运动突变体81，该突变体表现出鞭毛缺失或者短鞭毛的性状.基因序列 分析表明，外源基因aphⅧ插入了突变体中IFT81(intraflagellar transport,FT)基因的第五个外显子内，并导致该外显子原有 的52个碱基对被替换.把含有完整FT81基因的重组质粒导入突变体81后，其鞭毛恢复为野生型且可以检测到FT81HA 融合蛋白的表达，这证明突变体的鞭毛缺陷确实是由于F81基因突变所导致.电镜观察显示突变体中鞭毛的显微结构发生 改变，免疫荧光实验证实FT81蛋白主要定位于基体和鞭毛部位.上述结果表明：FT81蛋白缺失会导致衣藻鞭毛组装缺陷， 在鞭毛组装所需蛋白的运输过程中，FT81蛋白是必不可少的 关键词莱茵衣藻：鞭毛：组装：蛋白 分类号Q291 Flagellar assembly in Chlamydomonas reinhardtii regulated by intraflagellar transport protein IFT81 SUN Juan School of Life Science,Tsinghua University,Beijing 100084,China Corresponding author,E-mail:sunjuanl1@mails.tsinghua.edu.cn ABSTRACT A Chlamydomonas reinhardtii immobile mutant named ifi81 was screened by insertional mutagenesis.The mutant was bald or with two short flagella.Gene sequencing confirmed that fifty-two base pairs in the fifth extron of /F781 gene were replaced by the exogenous gene aphv in the mutant.After a recombinant plasmid containing full IFT81 gene was imported into the mutant if81, the phenotype of the mutant was rescued and the expression of IFT81HA could be detected,which confirmed that the defect in /F781 gene led to the abnormal flagella directly.Electron microscopy images exhibited the abnormal flagella of the mutant.An immunofluo- rescence assay revealed that IFT81 protein was localized to the basal body and flagella.This work shows that loss of protein IFT81 will directly lead to the defects of flagellar assembly,and IFT81 protein is indispensable for flagellar assembly in Chlamydomonas reinhardtii. KEY WORDS Chlamydomonas reinhardtii;flagella:assembly:protein 纤毛/鞭毛作为一种高度保守的细胞器广泛存在 dyskinesia,PCD)在内的多种疾病0.鞭毛缺陷导致致 于真核生物的细胞中，而且与信号转导、动物发育等密 病的机理尚不完全清楚，有报道指出鞭毛内运输缺陷 切相关.纤毛/鞭毛的组装、解聚和维持受到精确的调 是引发很多疾病的原因回.纤毛/鞭毛是一种基于微 控，其缺陷往往会引起一系列疾病.在人体中，纤毛/ 管而存在的细胞结构组织，其本身缺乏蛋白合成的机 鞭毛的缺陷会引起包括多囊肾病(polycystic kidney 制.一种非常保守的纤毛/鞭毛内运输机制 disease,PKD)和原发性纤毛运动障碍(primary ciliary (Intraflagellar transport,IFT)负责将蛋白从细胞胞体 收稿日期：20140304工程科学学报，第 37 卷，第 8 期: 1105--1109，2015 年 8 月 Chinese Journal of Engineering，Vol． 37，No． 8: 1105--1109，August 2015 DOI: 10． 13374 /j． issn2095--9389． 2015． 08． 020; http: / /journals． ustb． edu． cn 莱茵衣藻鞭毛内运输蛋白 IFT81 调控鞭毛组装 孙 娟 清华大学生命科学学院，北京 100084  通信作者，E-mail: sunjuan11@ mails． tsinghua． edu． cn 摘 要 利用插入突变的方式获得了一株衣藻不运动突变体 ift81，该突变体表现出鞭毛缺失或者短鞭毛的性状． 基因序列 分析表明，外源基因 aphⅧ插入了突变体中 IFT81( intraflagellar transport，IFT) 基因的第五个外显子内，并导致该外显子原有 的 52 个碱基对被替换． 把含有完整 IFT81 基因的重组质粒导入突变体 ift81 后，其鞭毛恢复为野生型且可以检测到 IFT81-HA 融合蛋白的表达，这证明突变体的鞭毛缺陷确实是由于 IFT81 基因突变所导致． 电镜观察显示突变体中鞭毛的显微结构发生 改变，免疫荧光实验证实 IFT81 蛋白主要定位于基体和鞭毛部位． 上述结果表明: IFT81 蛋白缺失会导致衣藻鞭毛组装缺陷， 在鞭毛组装所需蛋白的运输过程中，IFT81 蛋白是必不可少的． 关键词 莱茵衣藻; 鞭毛; 组装; 蛋白 分类号 Q291 Flagellar assembly in Chlamydomonas reinhardtii regulated by intraflagellar transport protein IFT81 SUN Juan School of Life Science，Tsinghua University，Beijing 100084，China  Corresponding author，E-mail: sunjuan11@ mails． tsinghua． edu． cn ABSTＲACT A Chlamydomonas reinhardtii immobile mutant named ift81 was screened by insertional mutagenesis． The mutant was bald or with two short flagella． Gene sequencing confirmed that fifty-two base pairs in the fifth extron of IFT81 gene were replaced by the exogenous gene aphⅧ in the mutant． After a recombinant plasmid containing full IFT81 gene was imported into the mutant ift81， the phenotype of the mutant was rescued and the expression of IFT81-HA could be detected，which confirmed that the defect in IFT81 gene led to the abnormal flagella directly． Electron microscopy images exhibited the abnormal flagella of the mutant． An immunofluo￾rescence assay revealed that IFT81 protein was localized to the basal body and flagella． This work shows that loss of protein IFT81 will directly lead to the defects of flagellar assembly，and IFT81 protein is indispensable for flagellar assembly in Chlamydomonas reinhardtii． KEY WOＲDS Chlamydomonas reinhardtii; flagella; assembly; protein 收稿日期: 2014--03--04 纤毛/鞭毛作为一种高度保守的细胞器广泛存在 于真核生物的细胞中，而且与信号转导、动物发育等密 切相关． 纤毛/鞭毛的组装、解聚和维持受到精确的调 控，其缺陷往往会引起一系列疾病． 在人体中，纤毛/ 鞭毛的 缺 陷 会 引 起 包 括 多 囊 肾 病 ( polycystic kidney disease，PKD) 和原发性纤毛运动障碍( primary ciliary dyskinesia，PCD) 在内的多种疾病［1］． 鞭毛缺陷导致致 病的机理尚不完全清楚，有报道指出鞭毛内运输缺陷 是引发很多疾病的原因［2］． 纤毛/鞭毛是一种基于微 管而存在的细胞结构组织，其本身缺乏蛋白合成的机 制． 一种非常保守的纤毛/鞭 毛 内 运 输 机 制 ( Intraflagellar transport，IFT) 负责将蛋白从细胞胞体