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1、孢子固定化酶技术的生物学原理及实例分析(2)2 孢子的组装过程。在孢子的形成过程中，孢子质膜和孢子壁都是在母体细胞的细胞质以从头合成的方式进行的8.孢子的形成需要 2 个重要的步骤： 第一是前孢子膜的形成并包裹减数分裂期的子细胞核形成前孢子； 第二是孢子壁的组装。2. 1 前孢子膜及前孢子的形成。如图 2 所示，在减数分裂期，在核被膜的外侧对 称 形 成 了 4 个 纺 锤 极 体 SPB （ spindle polebodies）23 -24.囊泡开始形成并定位在 SPB 的外侧，在可溶性 N-乙基马来酰亚胺敏感蛋白受体 SNARE（ soluble N-ethylmaleimide- se
2、nsitive protein recep-tor）25帮助下逐渐融合，形成扁平的双层膜结构，这个结构便是前孢子膜形成的开端。随着减数分裂期核分裂的进行，囊泡不断地融入双层膜结构，最终扩大并包裹各自的子细胞核。核分裂完成后，双层膜最终将各自的细胞核和部分母细胞中的细胞质封闭在内部。这样在原来的母细胞中，最终形成含有四个前孢子的子囊。在每个核外部形成的双层膜结构称之为前孢子膜23 -24,26.2. 2 孢子壁的组装。孢子壁的组装即在前孢子膜双层膜之间的内腔填充孢子壁材料，该过程的起始发生在双成膜结构的内腔27.在填充孢子壁的过程中，前孢子膜包裹的部分细胞质进行蛋白质的合成和分泌，可溶性分泌蛋白
3、经过前孢子膜分泌到孢子壁外侧。在反馈机制的协调作用下，孢子壁从内而外依层组装，只有靠内的一层完成组装后，靠外的一层才开始组装（ 图 3） : 首先是最内层甘露糖层，其次为 β-葡聚糖层，再次为壳聚糖层，最后为二酪氨酸层20.一旦组装完成，孢子壁便赋予孢子一系列抗逆性能28.2. 2. 1 孢子壁合成的起始。孢子壁合成起始所必需的基因一般被认为是GIP1 基因，同时有学者发现 AMA1 基因也是孢子壁合成起始所必需的29 -31.和 GIP1 的突变相似，AMA1 突变后将导致孢子壁无法合成32 -33.研究表明，AMA1 可能在孢子壁形成的起始和减数第二次分裂完成的衔接中起协调作用。
4、2. 2. 2 甘露糖层和 β-葡聚糖层的形成。前孢子膜闭合之后，分泌性囊泡将甘露糖蛋白运送至前孢子膜双层膜内腔并大量积累以形成甘露糖层。β-1,3-葡聚糖层的形成需要 β-葡聚糖合成酶的参与，该酶在孢子质膜上合成 β-葡聚糖链后将其释放入前孢子膜的内腔，然后这些糖链进一步连接组装形成 β-葡聚糖层。在酿酒酵母中，该 β-葡聚糖合成酶由 3 个亚基组成，其中，FKS1 基因编码的亚基主要在营养生长时起作用，GSC2/FKS2 基因编码的亚基主要在孢子壁组装中起作用，Fks2 是负责该层合成的主要蛋白34.FKS3 基因编码的亚基对孢子
5、组装起一定作用35,而 fks3Δ 缺陷菌株展现出孢子壁缺陷的性状19.还有研究表明，多个基因对 β-葡聚糖层的正 常 组 装 都 起 到 重 要 作 用，如 SPO77,SPS2,SPS22,CRR1,SSP236 -39.其中许多基因是序列簇产孢特有成员，例如，SPS2,SPS22 分别与 ECM33,PST1相关，CRR1 与葡糖水解酶基因 CRH1 和 CRH2 相关，GAS 与营养细胞壁蛋白合成基因 PIR 相关40.这些成孢特有蛋白在组装甘露糖层和 β-葡聚糖层时发挥的作用等同于相应基因在营养细胞壁构建时发挥的作用。在 β-葡聚糖层组装完毕后，前孢子膜外膜消失； 虽然其具体机制尚不清楚； 但是该膜的消失可以使某些孢子壁组装因子如 Osw1 进入，从而形成孢子外壁36,39; 同时孢子装配好甘露糖层和 β-葡聚糖层后可捕获折射光，使得孢子在光学显微镜下可见。