LPA1調(diào)控擬南芥PSⅡ組裝的分子機理研究.pdf

1、光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)是由多個亞基組成的色素蛋白復(fù)合體，它催化光驅(qū)動的水的裂解和醌的氧化。由于其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，PSⅡ的生物發(fā)生和組裝需要核基因與葉綠體基因編碼的蛋白以一定次序地合成并組裝。這是一個多步驟的過程，需要大量核基因編碼的輔助因子和調(diào)節(jié)蛋白的協(xié)助。到目前為止，對于PSⅡ生物發(fā)生的調(diào)節(jié)因子知之甚少。分離、鑒定擬南芥中這些核基因編碼的調(diào)節(jié)因子以及研究它們的作用機制有助于我們認識高等植物PSⅡ復(fù)合物組裝和功能調(diào)控的分子機理。基于這個原因，

2、我們從T-DNA插入的擬南芥突變體庫中篩選具有高葉綠素?zé)晒獗硇偷腜SⅡ突變體并對其中的一個突變體lpal，進行了詳細的研究。主要結(jié)果如下： 1、通過對62,000個突變體株系進行高通量的篩選，獲得了136個高葉綠素?zé)晒獾耐蛔凅w。根據(jù)測定的葉綠素?zé)晒饴T導(dǎo)曲線，我們將突變體進行了簡單的分類，其中一類屬于PSⅡ突變體。對PSⅡ突變體進行SDS-urea-PAGE和蛋白免疫印記分析發(fā)現(xiàn)突變體中PSⅡ蛋白的累積量與野生型相比顯著降低，

3、而其它復(fù)合物含量的變化不大。這些低PSⅡ累積的突變體我們稱之為lpa(lowphotosystemⅡ accumulation)突變體。 2、我們重點刻畫了擬南芥突變體lpal。在突變體lpal中，其生長量、色素含量與野生型相比均顯著降低。葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)和P700的氧化還原動力學(xué)分析表明在突變體中主要是PSⅡ的活性受到明顯影響。蛋白免疫印記和BN-PAGE電泳分析表明，突變體中可以形成有功能的PSⅡ復(fù)合物，但是PSⅡ的累積量僅

4、有野生型的20％左右。進一步用核酸雜交和多聚核糖體實驗證明了PSⅡ累積量的降低不是由于某個PSⅡ亞基在轉(zhuǎn)錄和翻譯起始水平受到影響而造成的，而可能是由于翻譯后的組裝或穩(wěn)定性受到了影響。蛋白質(zhì)標記實驗表明突變體中D1、D2的合成量顯著降低，而其他葉綠體編碼蛋白的翻譯速率與野生型相似。新合成的PSⅡ蛋白可以組裝成有功能的復(fù)合物，但是組裝效率沒有野生型的高。除此之外，突變體中新合成的PSⅡ亞基D1、D2、CP43和CP47的周轉(zhuǎn)速度比野生型的快

5、。 3、用IPCR方法克隆到的LPAl基因編碼一個含有TPR結(jié)構(gòu)域的葉綠體膜蛋白，但它不是PSⅡ的一個組分。LPAI先于PSⅡ復(fù)合物而存在于黃花苗中并且LPAl結(jié)合在核糖體的新生鏈組分中。酵母雙雜交實驗證明了LPAl與D1蛋白特異性的相互作用，而不和D2、細胞色素b6、Alb3相互作用。因此，LPAl可能作為一個結(jié)合在膜上的分子伴侶通過直接與PSⅡ反應(yīng)中心蛋白D1相互作用，對PSⅡ的有效組裝起重要作用。 4、用熒光衰

6、減動力學(xué)和熱發(fā)光分析突變體lpal中電子在組裝好的PSⅡ受體側(cè)和供體側(cè)的傳遞幾乎沒有受到影響。在20μmol m<'-2>S<'-1>到120μmol m<'-2> s<'-1>光強之間，突變體中F<,v>／Fm隨光強的升高而降低，而野生型則變化不大。將生長光下的突變體轉(zhuǎn)移到弱光下時，F(xiàn)<,v>／Fm有所升高。通過免疫印記分析這些處理過程中PSⅡ蛋白累積的變化，發(fā)現(xiàn)突變體中PSⅡ反應(yīng)中心蛋白的含量與F<,v>／Fm是成正相關(guān)的。所以突變