參與擬南芥葉綠體蛋白周轉(zhuǎn)的DEG蛋白酶(DEG2,DEG9)及核糖體蛋白PSRP-4的功能研究.pdf

1、葉綠體是真核生物光合作用的場(chǎng)所,光系統(tǒng)Ⅱ(PSII)是定位于類囊體膜上的極為重要的色素蛋白復(fù)合物,它催化光驅(qū)動(dòng)的水裂解并釋放氧和質(zhì)子。因此,PSII對(duì)環(huán)境脅迫非常敏感,尤其反應(yīng)中心的中D1蛋白質(zhì)最易受環(huán)境的脅迫而破壞。被破壞的蛋白質(zhì)隨即被降解并由新合成的蛋白質(zhì)替換。通過這種周轉(zhuǎn)來(lái)保持脅迫條件下D1蛋白的穩(wěn)定及PSII的功能。已有研究表明,葉綠體內(nèi)有200多種蛋白酶,然而這些蛋白酶中有哪些參與了D1蛋白的周轉(zhuǎn)以及其作用的機(jī)制目前仍不清楚。

2、
　　 其中,體外實(shí)驗(yàn)證明定位于葉綠體的類囊體膜上DEG2蛋白酶能夠?qū)鈸p傷D1蛋白的初步剪切。然而,在擬南芥deg2突變體中光損傷D1蛋白的降解未受影響。因此推測(cè)有其他蛋白酶的共同參與D1蛋白的剪切。
　　 通過序列比對(duì),在DEG蛋白酶家族中Deg2與Deg9基因的同源性最高。因此本研究主要闡述這兩個(gè)蛋白在D1周轉(zhuǎn)過程中的協(xié)同作用機(jī)制。
　　 首先我們從SALK擬南芥突變體庫(kù)中定購(gòu)到Deg2和Deg9基因的T-

3、DNA插入突變體,并通過雜交篩選到Beg2和Deg9基因缺失的。利用deg2deg9雙突變體研究表明:在正常光照條件下,與對(duì)照野生型相比,deg2deg9雙突變體Fv/Fm(PSII最大光化學(xué)效率)沒有明顯區(qū)別,然而,在高光脅迫條件下,Fv/Fm在突變體中顯著降低。同時(shí),利用D1蛋白特異性抗體蛋白免疫印記實(shí)驗(yàn)證實(shí),光損傷D1蛋白降解速度deg2deg9雙突變體明顯減慢,然而,其它的PSII反應(yīng)中心蛋白的水平在高光條件下則保持相對(duì)穩(wěn)定。進(jìn)

4、一步利用雙分子熒光互補(bǔ)技術(shù)(BIFC)證實(shí)了DEG2和DEG9兩個(gè)蛋白酶在體內(nèi)是相互作用的。從我們的研究結(jié)果可以推測(cè)DEG2和DEG9蛋白酶在PSII反應(yīng)中心D1蛋白的降解過程及保護(hù)其免受光抑制方面起到了特異性的作用。
　　 葉綠體蛋白由核基因和葉綠體基因共同編碼完成,完整的葉綠體核糖體是由59個(gè)蛋白和23S、16S、5S/4.5S rRNA組成,盡管對(duì)核糖體蛋白結(jié)構(gòu)和功能方面已經(jīng)進(jìn)行了大量研究,但是所涉及的核糖體蛋白,特別是細(xì)

5、胞器核糖體蛋白仍比較少。葉綠體核糖體有6個(gè)質(zhì)體特異蛋白(PSRP-1至6),其中PSRP-4為小的核糖體堿性蛋白,與大腸桿菌及光合細(xì)菌的核糖體均無(wú)同源性,可能在維持核糖體小亞基晶體結(jié)構(gòu)方面有特殊作用。
　　 研究擬南芥中這些由核基因編碼的特異蛋白以及它們的作用機(jī)制有助于我們進(jìn)一步認(rèn)識(shí)高等植物核糖體在葉綠體蛋白周轉(zhuǎn)中的功能以及其可能的分子調(diào)控機(jī)理。在本研究中,我們采用RNAi技術(shù)構(gòu)建了Psrp-4基因突變體。利用psrp-4突變體