高溫條件下擬南芥DEGP蛋白酶在光系統(tǒng)Ⅱ修復(fù)循環(huán)中的作用機(jī)制.pdf

1、在葉綠體中，光系統(tǒng)Ⅱ(PSII)是類囊體膜上的一個大的色素蛋白質(zhì)復(fù)合物，利用光能催化水的氧化以及質(zhì)體醌的還原。PSII的內(nèi)周和外周蛋白質(zhì)有20多個。PSII反應(yīng)中心復(fù)合物由D1和D2蛋白質(zhì)，細(xì)胞色素b559的α和β亞基和PsbI蛋白質(zhì)組成。D1和D2異二聚體結(jié)合了PSII中所有參與將電子從水氧化復(fù)合物的錳簇轉(zhuǎn)移到質(zhì)體醌庫的關(guān)鍵的氧化還原成分。 對環(huán)境脅迫非常敏感是PSII的一個明確的特征，在PSII的蛋白質(zhì)中受環(huán)境脅迫誘導(dǎo)破壞的

2、主要目標(biāo)是反應(yīng)中心的D1蛋白質(zhì)。破壞的蛋白質(zhì)被降解隨后由新合成的蛋白質(zhì)來替換。這個有效的修復(fù)機(jī)制對維持PSII處于功能狀態(tài)是非常重要的，D1蛋白質(zhì)的周轉(zhuǎn)已經(jīng)被廣泛的研究，但是在蛋白酶對破壞的D1蛋白質(zhì)的降解的機(jī)制還不很清楚。 廣泛分布的DEGP蛋白酶在降解破壞了的或者錯誤折疊的蛋白質(zhì)中起著重要作用。擬南芥中含有16個DEGP類似的蛋白酶，其中有4個是定位在葉綠體。我們研究發(fā)現(xiàn)在類囊體膜腔側(cè)的DEG5和DEG8形成6聚體，重組的D

3、EG8對于模式底物(干酪素)和光破壞了的光系統(tǒng)Ⅱ中的D1蛋白質(zhì)都有蛋白酶解活性，可以將D1蛋白質(zhì)剪切成N-末端16kD和C-末端18kD的片段。 為了進(jìn)一步研究DEG5和DEG8在擬南芥體內(nèi)的生理功能，我們從SALK擬南芥突變體庫中篩選到了它們的T-DNA插入突變體，分別命名為deg5和deg8。對突變體的研究發(fā)現(xiàn)，擬南芥中DEG5和DEG8的失活導(dǎo)致對熱脅迫的敏感性增強(qiáng)。突變體中破壞的D1蛋白的降解速度比野生型要慢。經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)

4、，在高溫處理之后，突變體和野生型植株中其它的PSII反應(yīng)中心蛋白的水平保持相對穩(wěn)定。因此，DEG5和DEG8對于D1蛋白質(zhì)的有效周轉(zhuǎn)以及保護(hù)免受熱脅迫的破壞中是非常重要的。相對于單突變體deg5和deg8，雙突變體deg5deg8對熱脅迫的敏感性更高，D1的降解速率更低。在光抑制處理之后，野生型植物中可以檢測到16kD的N-末端D1降解片段，但是在雙突變體中檢測不到。 綜上所述，我們的結(jié)果表明DEG5和DEG8協(xié)同作用參與PSI