中科院水生所龙欢组 | 应对环境金属毒性的“利器”!微藻溶酶体相关器官的分离纯化方法

学术   科学   2024-12-05 07:30   北京  

本文通过ChatGLM/GPT进行辅助对近期Bio-protocol 期刊发表的方案进行解读和概括,若感兴趣请点击“阅读原文”查看详细的实验流程及试材。如果解读中有任何错误或遗漏,敬请指正

在应对环境金属毒性和金属稳态调控的研究中,解析亚细胞器的功能和作用机制尤为重要。作为一种单细胞绿藻,莱茵衣藻展现了其在微量元素代谢研究中的巨大潜力,而其溶酶体相关器官(LROs)则是这一领域的关键研究对象。如何高效纯化这些亚细胞器以深入揭示其在金属和磷储存中的作用,一直是研究中的技术难题在这方面,2024年11月20日,Bio-protocol 期刊在线发表了中国科学院水生生物研究所(Institute of Hydrobiology, Chinese Academy of Sciences)龙欢团队题为“Optimized Isolation of Lysosome-Related Organelles from Stationary Phase and Iron-Overloaded Chlamydomonas reinhardtii Cells”的方法文章。

图1. 文章标题页 https://doi.org/10.21769/BioProtoc.5111
关键词静止期LROs(sta-LROs) 铁超载LROs(Fe-LROs) 莱茵衣藻(C. reinhardtii) OptiPrep密度梯度 超速离心

莱茵衣藻(C. reinhardtii)一种单细胞绿色微藻,属于绿藻门,是淡水环境中的常见生物。它具有两个鞭毛,能够游动,并含有叶绿体,可以进行光合作用。由于其简单的结构和易于培养的特性,莱茵衣藻成为了生物学研究中的重要模式生物。它在遗传学、分子生物学、光合作用、生物能源和细胞运动等领域都有广泛的应用

真核细胞通过在亚细胞器中封存过量金属离子来应对环境中金属离子的不平衡,减轻其毒性。这些亚细胞器,如植物和酵母的液泡、锥虫和藻类的酸钙仓等,被统称为溶酶体相关器官(LROs)。Chlamydomonas reinhardtii是研究微量元素稳态的理想真核模型生物,能在金属元素过剩或缺乏的条件下生长,并能吸收并转化环境中的有毒金属。研究表明,该生物体的LROs在金属离子的储存和稳态维持中扮演关键角色,通过封存过量金属离子来调节细胞内的金属离子平衡


  • 该方法成功从衣藻中纯化出溶酶体相关器官(LROs),保持了叶绿体结构的完整性。

  • 纯化出的静止期LROs(sta-LROs)可以通过第二次碘化洋地黄梯度进行进一步的密度分级,从而获得不同密度的亚组。

  • 采用OptiPrep密度梯度超速离心的方法,基于LROs因富含磷和金属离子而具有的高密度特性,实现了有效的分离和纯化。

—————文中代表性图—————

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图2. 实验流程图形概述(来自Bio-protocol期刊
  • 金属离子稳态研究
    通过纯化LROs,能够详细研究衣藻如何在细胞内封存和调节过量金属离子,从而维持金属离子稳态。
  • 环境毒理学
    ‍LROs的研究有助于理解衣藻如何转化和减少环境中有毒金属的毒性,为环境保护提供科学依据。
  • 生物矿化过程
    LROs中金属离子的封存机制可为研究生物矿化过程提供模型,特别是在关于如何生物合成无机物质的研究中。


这个方法的可重复性已经被本文作中国科学院水生生物研究所(Institute of Hydrobiology, Chinese Academy of Sciences)龙欢团队验证过,相关实验数据与结果发表在Plant Physiol,DOI:10.1093/plphys/kiad189

温馨提示:积极引用本文不仅是对作者创新技术和科研共享的最佳肯定,也是确保实验可复现性的重要方式。

Li, J. and Long, H. (2024). Optimized Isolation of Lysosome-Related Organelles from Stationary Phase and Iron-Overloaded Chlamydomonas reinhardtii Cells. Bio-protocol14(22): e5111. DOI: 10.21769/BioProtoc.5111.

Long, H., Fang, J., Ye, L., Zhang, B., Hui, C., Deng, X., Merchant, S. S. and Huang, K. (2023). Structural and functional regulation of Chlamydomonas lysosome-related organelles during environmental changes. Plant Physiol. 192(2): 927–944.

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