藍(lán)藻NdhP蛋白在抵抗高光脅迫中的分子機(jī)理研究.pdf

1、光是光合作用中重要的非生物的環(huán)境因子。然而，過(guò)多的光對(duì)于光合作用卻是有害的。當(dāng)捕光天線吸收的光能超過(guò)細(xì)胞代謝的能量消耗時(shí)，過(guò)多的能量產(chǎn)生活性氧，攻擊光合機(jī)構(gòu)，導(dǎo)致嚴(yán)重的光抑制。光合生物在適應(yīng)高光脅迫的過(guò)程中，發(fā)展了多種抵抗高光脅迫的策略，來(lái)維持能量供應(yīng)和消耗的平衡，從而保護(hù)光合機(jī)構(gòu)免于損傷。圍繞光系統(tǒng)Ⅰ的環(huán)式電子傳遞(CET)可以通過(guò)增加跨膜質(zhì)子梯度(△pH)，產(chǎn)生額外的ATP，用于碳同化，從而緩解高光脅迫對(duì)于光合機(jī)構(gòu)的傷害。
　

2、　在藍(lán)藻細(xì)胞中，NADPH脫氫酶復(fù)合體介導(dǎo)的環(huán)式電子傳遞(NDH-CET)是最主要的環(huán)式電子傳遞途徑。盡管藍(lán)藻NDH-CET活性缺失的突變體，如△ndhS和△slr1097，在高光條件下都會(huì)表現(xiàn)出生長(zhǎng)緩慢的表型。然而，它們參與NDH-CET的分子機(jī)理卻是顯著不同的。因此，對(duì)于NDH-CET的分子機(jī)理的研究就顯得尤為必要。本研究通過(guò)高光篩選的策略篩選集胞藻6803的轉(zhuǎn)座子突變體庫(kù)，以期揭示NDH-CET在藍(lán)藻細(xì)胞抵抗高光脅迫中的新的分子機(jī)

3、理。本論文成功獲得兩株高光生長(zhǎng)敏感的突變體，發(fā)現(xiàn)藍(lán)藻NdhP蛋白的缺失導(dǎo)致高光敏感的表型。進(jìn)一步，結(jié)合生理和生化的方法，揭示了藍(lán)藻NdhP蛋白在抵抗高光脅迫條件下的重要生理功能及相關(guān)的分子機(jī)制?，F(xiàn)將相關(guān)研究成果總結(jié)如下:
　　(1)利用高光篩選突變體的策略，我們成功從集胞藻6803轉(zhuǎn)座子突變體庫(kù)，獲得了兩株高光生長(zhǎng)敏感的突變體。通過(guò)葉綠素?zé)晒獾臋z測(cè)，表明兩株突變體均削弱了NDH-CET的活性，且均突變了同一個(gè)基因—sml0013(

4、ndhP)。為了進(jìn)一步肯定ndhP的突變削弱了NDH-CET的活性，我們構(gòu)建了△ndhP突變體并通過(guò)葉綠素?zé)晒庾兓癙700氧化還原動(dòng)力學(xué)等檢測(cè)NDH-CET的活性方法，證實(shí)NdhP蛋白的缺失，損傷NDH-CET的活性。
　　(2)為了揭示△ndhP突變體中NDH-CET受損的原因，通過(guò)分析突變體中NDH-1復(fù)合體的類囊體膜上的積累和組裝效率。結(jié)果表明，NdhP的缺失削弱了NDH-1L復(fù)合體的組裝效率，而不影響NDH-1復(fù)合體在類

5、囊體膜上的豐度。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，NdhP對(duì)于NDH-1L復(fù)合體在熱下的穩(wěn)定是必需的。
　　(3)為了弄清楚NdhP如何穩(wěn)定NDH-1L復(fù)合體，通過(guò)分析NdhP的蛋白屬性，表明NdhP是一個(gè)內(nèi)周類囊體膜蛋白且其C末端位于類囊體膜腔里。進(jìn)一步，結(jié)合蛋白質(zhì)組學(xué)和反向遺傳學(xué)的方法，發(fā)現(xiàn)NdhP是NDH-1L復(fù)合體所特有的亞基。
　　(4)NdhP蛋白的C末端在藍(lán)藻中是高度保守且與先前已知NDH-1L復(fù)合體特有亞基NdhD1和F1具

6、有類似的屬性。C端缺失突變體ndhP△C和N端以及跨膜端互補(bǔ)突變體△ndhP+NdhPN+TM的NDH-1L復(fù)合體組裝效率的結(jié)果，進(jìn)一步證實(shí)NdhP的C末端對(duì)于NDH-1L復(fù)合體的穩(wěn)定是必需的。
　　綜上所述，本論文不僅首次在集胞藻6803中鑒定一個(gè)新的NDH-1L復(fù)合體特有亞基NdhP，而且揭示了藍(lán)藻NdhP蛋白在抵抗高光脅迫條件下的重要生理功能及相關(guān)的分子機(jī)制。以上研究成果進(jìn)一步加深了人們了解藍(lán)藻NDH-CET的生理功能和ND