摘要在去黄化过程中,类囊体蛋白稳态系统在叶绿体发育中发挥至关重要的作用,不仅负责类囊体膜蛋白的转运、定位、组装,而且负责损伤或未组装蛋白的降解。类囊体蛋白稳态通过程序化的蛋白合成和降解实现严格的蛋白质量控制,确保光合作用相关蛋白与光合色素等辅因子的正确组装,保证光合作用的有效进行。然而,对于类囊体蛋白稳态的研究一直缺少有效的监测手段。为此,本研究选取PSII捕光天线复合体亚基LhcB2作为研究对象,通过构建WT LhcB2-GFP转基因株系在拟南芥中稳定表达不能正确折叠的融合蛋白LhcB2-GFP,作为类囊体蛋白稳态系统的底物与检测靶标,并获得以下结果:<br> 1)通过免疫印迹实验和蓝绿胶温和电泳(BN-PAGE)实验,本研究发现在去黄化过程中,LhcB2-GFP融合蛋白(~55kDa)未能组装至LHCII复合体,并在类囊体膜上发生N端降解形成较短的dLhcB2-GFP(~38kDa)。获得了LhcB2-GFP与dLhcB2-GFP作为指示性底物,通过监测其表达与积累探究类囊体蛋白稳态。<br> 2)为了探索参与类囊体蛋白稳态过程中将LhcB2-GFP降解为dLhcB2-GFP的蛋白酶,本研究将WT LhcB2-GFP与多种叶绿体蛋白酶缺陷突变体杂交。其中AtFtsH2突变体var2-3、var2-4中LhcB2-GFP降解形成dLhcB2-GFP的过程受到阻碍。通过分析多种var2等位突变体中LhcB2-GFP的表达,发现VAR2/AtFtsH2蛋白ATPase结构域的活性可以影响LhcB2-GFP的N端降解。酵母双杂交试验结果表明,LhcB2-GFP的N端降解肽段与VAR2/AtFtsH2的蛋白酶结构域M41存在物理相互作用。此外,var2-3和var2-4中过量积累的LhcB2-GFP形成了不溶于非离子去污剂的蛋白聚集。<br> 3)为了进一步探索参与LhcB2-GFP稳态的其他叶绿体因子,本研究将WT LhcB2-GFP与其他多种叶绿体发育缺陷突变体杂交。通过观察在去黄化过程中不同突变体中LhcB2-GFP的表达情况,筛选得到可能参与类囊体蛋白稳态的基因。在PGA4/cpSRP54突变体pga4-1中,LhcB2-GFP降解形成dLhcB2-GFP的过程也受到阻碍。突变体pga4-1和pga4-2中过量积累的LhcB2-GFP也形成了不溶于非离子去污剂的蛋白聚集。而pga4-1、pga4-2的等位性试验结果证明,pga4-2为PGA4/cpSRP54基因的等位突变体。<br> 4)遗传学试验表明,pga4-1抑制了var2突变体的叶色“花斑”表型。利用二元表达载体ProcpSRP54:cpSRP54-GFP,成功将pga4-1var2-4双突变体回复至var2-4突变体表型。这表明PGA4/cpSRP54与VAR2/AtFtsH2之间存在遗传相互作用,并且pga4-1是var2“花斑”表型的抑制突变体。<br> 5)基于上述研究结果,本研究提出了VAR2/AtFtsH2和PGA4/cpSRP54共同参与去黄化过程中类囊体蛋白稳态的模型。
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