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摘要光合作用为光合生物提供化学能，是地球上最重要的化学反应。光能的捕获由光系统上结合的色素完成，捕光复合物将其转换为受激电子，为光系统(photosystem，PS)Ⅰ和PSⅡ的反应中心启动电荷分离和类囊体膜中的光合电子传递链提供动力。在高等植物中，捕光复合物由捕光蛋白(light-harvestingchlorophylla/b-bindingproteins，LHCPs)和其结合的叶绿素和类胡萝卜素构成。细胞核编码的LHCP蛋白通过叶绿体内外被膜的转运通道进入叶绿体后由叶绿体信号识别颗粒（chloroplastsignalrecognitionparticle，cpSRP）分选至类囊体膜。作为LHCP的稳定因子和组装元件，叶绿素是通过质体定位的四吡咯生物合成途径与2-C-甲基-D-赤藓糖醇-4-磷酸合成途径共同形成的，其生成过程是多个代谢复合物共同协作催化完成的。为了避免LHCP的蛋白降解和过量叶绿素造成的光损伤，LHCP的生物发生与叶绿素的合成必须相互协同。但目前关于LHCP的生物发生与叶绿素合成的时空协同调控机制还不清楚。<br>　　拟南芥LTD蛋白参与LHCP的转运，通过识别LHCP的特定氨基酸序列并与之结合，促进LHCP穿过叶绿体内被膜并通过与cpSRP43的相互作用分选LHCP至cpSRP途径。通过对拟南芥ltd突变体的表型进一步分析发现，ltd突变体的植株矮小且黄化表型严重，ltd突变体中叶绿素a/b比值上升，ltd突变体对膦胺霉素的耐受性提高，这表明ltd突变体中四吡咯合成镁分支通路受阻。高效液相色谱分析ltd突变体色素前体含量发现，与野生型相比，ltd突变体中原卟啉Ⅸ，镁卟啉Ⅸ（Mg-protoporphyrinⅨ，MgP）等叶绿素前体含量下降，但是镁卟啉Ⅸ甲基转移酶（Magnesiumprotoporphyrinmethyltransferase，CHLM）的酶促产物镁卟啉Ⅸ单甲酯（Mg-protoporphyrinⅨmonomethylester，MgPMME）的含量上升了20多倍。这些结果表明，ltd突变体中叶绿素合成受阻于MgPMME环化步骤。<br>　　研究分析ltd突变体中叶绿素合成相关蛋白的转录水平不受影响，免疫印迹分析蛋白组分变化情况显示MgPMME需氧环化酶催化亚基CHL27与支架亚基YCF54（Hypotheticalchloroplastopenreadingframe54）稳态水平含量不变;同时ltd突变体MgPMME环化酶活性与野生型无差异。同时实验发现CHLM与CHL27分属不同的催化复合物，且CHLM与CHL27不存在直接的相互作用。双分子荧光互补实验，体内pull-down实验以及免疫共沉淀实验分析发现LTD通过与CHLM，CHL27的相互作用连接了CHLM与CHL27。由此，ltd突变体中MgPMME未能有效的流向环化酶催化亚基CHL27蛋白。<br>　　表面等离子共振和微量热泳动分析结果显示LTD蛋白对MgPMME有亲和。LTD与MgPMME的分子对接结果显示LTD的结构中具有多个结合MgPMME的位点。同时对LTD与MgP开展了结构生物学研究，通过一系列实验条件的优化初步获得了较低分别率的LTD与MgP的共结晶晶体。对LTD与MgPMME的亲和力分析表明LTD结合CHLM蛋白的酶促产物MgPMME后传递给CHL27以完成叶绿素的合成。<br>　　LTD同时参与LHCP转运和叶绿素合成的生物过程。对CHLM重组蛋白的体外酶活分析中显示，LTD重组蛋白能够有效的促进CHLM蛋白的酶活，同时添加LTD和LHCP的截断蛋白后，CHLM的酶活效率提高了近40％。这表明LTD能够偶联LHCP转运和叶绿素合成，把LHCP转运状态中继给叶绿素合成以满足LHCP对叶绿素的需求。同时RNA-seq分析表明，ltd突变体中单线态氧可能参与核基因的表达调控，但是ltd突变体中核编码的叶绿体定位相关基因的表达未受影响。<br>　　综上所述，本论文分析了拟南芥ltd突变体叶绿素合成受阻过程，阐述了LTD蛋白参与四吡咯合成镁分支通路的分子机制。研究发现LTD蛋白通过结合CHLM的酶促产物MgPMME控制其流向环化酶CHL27蛋白参与MgPMME环化步骤，进而影响叶绿素的合成。本论文进一步解析了叶绿素合成相关蛋白的组织形式，揭示了LTD蛋白在叶绿素合成调控的新功能，为叶绿素合成和LHCP转运过程相互偶联提供了新证据。