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

《中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)》 2015年

擬南芥RING型鋅指蛋白NCA1參與調(diào)控過(guò)氧化氫酶活性的研究

李晶  

【摘要】：堿脅迫是一種嚴(yán)重的非生物脅迫,對(duì)植物的生長(zhǎng)造成嚴(yán)重危害,對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量造成不可忽視的影響。包括堿脅迫在內(nèi)的多種非生物脅迫都會(huì)造成植物體內(nèi)活性氧水平的升高,此時(shí)活性氧作為信號(hào)分子參與到多種植物生理過(guò)程中,幫助植物對(duì)多種脅迫環(huán)境產(chǎn)生整體的適應(yīng)性。但當(dāng)脅迫持續(xù)活性氧水平超過(guò)一定范圍時(shí),就會(huì)對(duì)細(xì)胞造成損傷。因此,清除多余的活性氧對(duì)于植物產(chǎn)生脅迫應(yīng)答并適應(yīng)環(huán)境起著重要作用。過(guò)氧化氫酶(Catalase, CAT)是一種重要的活性氧清除酶,能夠?qū)Ⅲw內(nèi)的過(guò)氧化氫降解成水和氧氣。研究發(fā)現(xiàn),CAT參與植物對(duì)多種非生物脅迫的響應(yīng)過(guò)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(dǎo)。但是對(duì)于CAT的酶活性是怎樣被調(diào)控,如何參與脅迫應(yīng)答的機(jī)制尚不清楚。 為了尋找植物抵抗逆境的關(guān)鍵因子,本實(shí)驗(yàn)室的前期工作篩選得到了一個(gè)對(duì)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(zhǎng)矮小、黃化的表型,并且體內(nèi)的過(guò)氧化氫水平顯著高于野生型。通過(guò)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(gè)外顯子,該基因編碼一個(gè)含有RING型鋅指結(jié)構(gòu)的蛋白,突變體中該基因的第五個(gè)外顯子發(fā)生移碼突變而提前形成一個(gè)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(duì)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(duì)ncal-3的生長(zhǎng)造成嚴(yán)重影響。NCA1蛋白定位于細(xì)胞質(zhì)中并在擬南芥的各種組織中廣泛表達(dá)。通過(guò)親和純化串聯(lián)的質(zhì)譜檢測(cè),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(dǎo),并且雙分子熒光互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)證明這種相互作用發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)中。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)證明NCA1與CAT2能夠相互作用,并且在240kDa大小的復(fù)合體中過(guò)氧化氫酶活性最高；體外實(shí)驗(yàn)證明NCA1通過(guò)C端與CAT2形成1：1的復(fù)合體,通過(guò)N端的RING型鋅指結(jié)構(gòu)激活CAT2,并且這種激活作用需要NCA1的鋅指結(jié)構(gòu)結(jié)合鋅離子。通過(guò)兩步串聯(lián)的密度梯度離心法分離過(guò)氧化物酶體及細(xì)胞質(zhì),我們發(fā)現(xiàn)NCA1對(duì)于細(xì)胞質(zhì)及過(guò)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(duì)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(guò)以上結(jié)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(dǎo),說(shuō)明NCA1對(duì)于維持體內(nèi)CAT基本的酶活性起到重要作用。NCA1通過(guò)分子伴侶活性維持CAT的正確折疊,使其在脅迫條件下體內(nèi)活性氧水平升高時(shí)能夠發(fā)揮最大酶活性,使細(xì)胞內(nèi)的活性氧水平維持在相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài),減小脅迫造成的損傷。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：Q943.2
【目錄】：

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【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：245276