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核酮糖-1，5-二磷酸羧化酶/加氧酶的体外重组及分子陪伴蛋白的功能

作　者: 勇振华
导　师: 许大全；陈根云
学　校: 中国科学院研究生院（上海生命科学研究院）
专　业: 植物学
关键词: 氨基酸序列 分步透析 分子陪伴蛋白60 核酮糖-1，5-二磷酸羧化/加氧酶 体外重组 烟草 物种特异性
分类号: Q946.5
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
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内容摘要


作为外界CO2进入生物体后转化为有机碳的媒介,核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)对于地球上的生命是至关重要的,并且多年来一直是光合研究的重要对象。高等植物Rubisco具有较低的催化效率,尽管人们利用分子生物学手段在生物体内和体外做了很多改造Rubisco的实验,可是目前还没有成功的报告。最大障碍就是人们对Rubisco的组装机理还不清楚。显然,深入了解Rubisco的组装机理将非常有助于利用分子遗传手段改造Rubisco。本文主要就Rubisco组装和分子陪伴蛋白的功能进行了研究,获得以下两个方面的结果。1由完全变性的亚基体外重组烟草Rubisco多年来人们一直认为完全变性的高等植物Rubisco的体外重组是不可能完成的,因为在除去变性剂时变性的大亚基极易聚集形成沉淀。本研究通过分步透析逐步除去变性剂防止了这种沉淀的形成。然而,仅仅通过分步透析除去变性剂,Rubisco的亚基仍然不能重组成全酶,除非再加入分子陪伴蛋白60(cpn60)。体外重组的Rubisco具有8 %的恢复活性。在重组体系中加入热激蛋白70(hsp70)后,重组Rubisco的量大幅度增加。ATP和Mg2+不是重组所必需的。Mg2+抑制重组反应。同时存在的ATP、Mg2+和K+对重组反应也有抑制作用。2 Rubisco体外重组过程中cpn60作用的物种特异性用非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳的方法检测了不同种植物来源的分子陪伴蛋白60(cpn60)在植物核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)体外重组中的作用。发现烟草cpn60可以成功地帮助紫球藻(Porphyridium sp.)Rubisco体外重组,但菠菜、豌豆的cpn60却不能,而且它们也不能帮助烟草、菠菜和豌豆Rubisco的体外重组。这些结果表明,在Rubisco的体外重组中,cpn60的作用具有物种特异性。不同物种来源的cpn60亚基氨基酸序列的比较表明,烟草、水稻的cpn60α-亚基第4、10、91、173、181、298、391、471、533和540位氨基酸残基明显不同于豌豆,水稻cpn60β-亚基第171、180、238、241、270、299、300、353、370、396、402、407、428、479、489、493、534、542、567、575、578和588位氨基酸残基明显不同于豌豆,并且,根据上述位点氨基酸种类的不同,可以将用于序列比较的植物分为两类。推测这些差异可能是cpn60物种特异性的结构基础。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-8
主要缩略词表  8-9
综述部分  9-32
  第一章 核酮糖－1，5－二磷酸羧化酶/加氧酶的结构、功能及其组装  9-32
    引言  9
    1 结构和功能  9-15
      1.1 羧化和加氧活性  9-12
      1.2 亚基组成  12-14
      1.3 亚基高级结构  14-15
      1.4 亚基功能  15
    2 酶活性调节  15-17
      2.1 活化模型  15-16
      2.2 抑制剂  16
      2.3 Rubisco 活化酶  16
      2.4 活化状态  16-17
      2.5 酶含量变化  17
    3 Rubisco 的改造  17-18
    4 Rubisco组装  18-23
      4.1 体内组装  18-21
      4.2 体外重组  21-23
      4.3 Rubisco 组装的物种特异性  23
    5 展望  23
    参考文献  23-32
实验部分  32-71
  第二章 由完全变性的亚基体外重组烟草核酮糖－1，5－二磷酸羧化酶  32-50
  第三章 核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶体外重组过程中分子陪伴蛋白 60 作用的物种特异性  50-71
附录  71-101
  附录一 水稻叶片光合作用对开放式空气 C02 浓度增高的适应与供氮水平的关系  71-89
  附录二 赖氨酸残基参与18kDa 外周蛋白与PSII 膜的结合  89-101
发表文章目录  101-102
致谢  102

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中图分类: > 生物科学 > 植物学 > 植物生物化学 > 酶
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