參與擬南芥葉綠體蛋白周轉的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合物,它催化光驅動的水裂解并釋放氧和質子。因此,PSII對環(huán)境脅迫非常敏感,尤其反應中心的中D1蛋白質最易受環(huán)境的脅迫而破壞。被破壞的蛋白質隨即被降解并由新合成的蛋白質替換。通過這種周轉來保持脅迫條件下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蛋白的周轉以及其作用的機制目前仍不清楚。

2、
　　 其中,體外實驗證明定位于葉綠體的類囊體膜上DEG2蛋白酶能夠對光損傷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。因此推測有其他蛋白酶的共同參與D1蛋白的剪切。
　　 通過序列比對,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蛋白在D1周轉過程中的協(xié)同作用機制。
　　 首先我們從SALK擬南芥突變體庫中定購到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,與對照野生型相比,deg2deg9雙突變體Fv/Fm(PSII最大光化學效率)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,利用D1蛋白特異性抗體蛋白免疫印記實驗證實,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反應中心蛋白的水平在高光條件下則保持相對穩(wěn)定。進

4、一步利用雙分子熒光互補技術(BIFC)證實了DEG2和DEG9兩個蛋白酶在體內是相互作用的。從我們的研究結果可以推測DEG2和DEG9蛋白酶在PSII反應中心D1蛋白的降解過程及保護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個蛋白和23S、16S、5S/4.5S rRNA組成,盡管對核糖體蛋白結構和功能方面已經(jīng)進行了大量研究,但是所涉及的核糖體蛋白,特別是細

5、胞器核糖體蛋白仍比較少。葉綠體核糖體有6個質體特異蛋白(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菌的核糖體均無同源性,可能在維持核糖體小亞基晶體結構方面有特殊作用。
　　 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制有助于我們進一步認識高等植物核糖體在葉綠體蛋白周轉中的功能以及其可能的分子調控機理。在本研究中,我們采用RNAi技術構建了Psrp-4基因突變體。利用psrp-4突變體