發(fā)布時間：2017-02-24 13:36

  本文關鍵詞：擬南芥RING型鋅指蛋白NCA1參與調控過氧化氫酶活性的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《中國農業(yè)大學》 2015年

擬南芥RING型鋅指蛋白NCA1參與調控過氧化氫酶活性的研究

李晶  

【摘要】：堿脅迫是一種嚴重的非生物脅迫,對植物的生長造成嚴重危害,對農作物產量造成不可忽視的影響。包括堿脅迫在內的多種非生物脅迫都會造成植物體內活性氧水平的升高,此時活性氧作為信號分子參與到多種植物生理過程中,幫助植物對多種脅迫環(huán)境產生整體的適應性。但當脅迫持續(xù)活性氧水平超過一定范圍時,就會對細胞造成損傷。因此,清除多余的活性氧對于植物產生脅迫應答并適應環(huán)境起著重要作用。過氧化氫酶(Catalase, CAT)是一種重要的活性氧清除酶,能夠將體內的過氧化氫降解成水和氧氣。研究發(fā)現(xiàn),CAT參與植物對多種非生物脅迫的響應過程,例如鹽脅迫、干旱脅迫和光脅迫等,其酶活性也受到多種脅迫的誘導。但是對于CAT的酶活性是怎樣被調控,如何參與脅迫應答的機制尚不清楚。 為了尋找植物抵抗逆境的關鍵因子,本實驗室的前期工作篩選得到了一個對高pH敏感的T-DNA插入突變體phd2(pH homeostasis defective2),該突變體在pH8.0以上的培養(yǎng)基上表現(xiàn)出生長矮小、黃化的表型,并且體內的過氧化氫水平顯著高于野生型。通過圖位克隆的方法,發(fā)現(xiàn)突變位于NCA (No Catalase Activity1)基因的第五個外顯子,該基因編碼一個含有RING型鋅指結構的蛋白,突變體中該基因的第五個外顯子發(fā)生移碼突變而提前形成一個終止密碼子。為了與前人的研究保持一致,我們將phd2突變體更名為nca1-3。除堿脅迫外,ncal-3對多種其他非生物脅迫也具有敏感表型,例如鹽、低溫、除草劑等均對ncal-3的生長造成嚴重影響。NCA1蛋白定位于細胞質中并在擬南芥的各種組織中廣泛表達。通過親和純化串聯(lián)的質譜檢測,我們發(fā)現(xiàn)NCA1與CAT具有相互作用,但這種相互作用不受脅迫的誘導,并且雙分子熒光互補實驗證明這種相互作用發(fā)生在細胞質中。體內實驗證明NCA1與CAT2能夠相互作用,并且在240kDa大小的復合體中過氧化氫酶活性最高；體外實驗證明NCA1通過C端與CAT2形成1：1的復合體,通過N端的RING型鋅指結構激活CAT2,并且這種激活作用需要NCA1的鋅指結構結合鋅離子。通過兩步串聯(lián)的密度梯度離心法分離過氧化物酶體及細胞質,我們發(fā)現(xiàn)NCA1對于細胞質及過氧化物酶體中的CAT酶活性都具有激活作用。隨后,我們發(fā)現(xiàn)NCA1對CAT2具有分子伴侶活性,能夠維持CAT2有效的蛋白折疊狀態(tài)。 通過以上結果,我們證明了NCA1與CAT相互作用并且激活CAT。但這種激活作用不受堿脅迫的誘導,說明NCA1對于維持體內CAT基本的酶活性起到重要作用。NCA1通過分子伴侶活性維持CAT的正確折疊,使其在脅迫條件下體內活性氧水平升高時能夠發(fā)揮最大酶活性,使細胞內的活性氧水平維持在相對穩(wěn)定的狀態(tài),減小脅迫造成的損傷。

【關鍵詞】：
【學位授予單位】：中國農業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：Q943.2
【目錄】：

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