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南京大学:植物代谢调控研究进展

    

2017年6月12日,国际著名学术期刊《美国科学院院刊》在线发表了南京大学生命科学学院生命科学学院卢山教授实验室和美国普渡大学Natalia Dudareva研究组合作的一篇研究论文。论文发现水稻通过一个招募蛋白GRP将关键酶牻牛儿基牻牛儿基二磷酸(GGPP)合酶(GGPPS)结合到类囊体上,从而优先为叶绿素植烯侧链的合成提供底物。
 
叶绿素是最重要的有机化合物。关于叶绿素的合成研究多集中在其卟啉环的代谢过程,而对其植烯侧链的供应了解很少。植烯来自于叶绿体中的GGPP,但是GGPP同时也是植物三种激素(赤霉素、脱落酸、独脚金内酯)以及类胡萝卜素等重要生理物质的合成前体。这些合成过程分布于叶绿体的基质和类囊体等不同区室中。植物如何精确调配GGPP供应,以同时满足不同物质的合成,始终令人困惑,也是很多代谢调控工作无法绕过的问题。
 
卢山教授实验室由已毕业的孙文竹同学在本科论文工作中发现,在拟南芥和水稻中对GGPP的竞争存在主次之分。随后由周飞同学(2006-2016)通过对GGPPS的研究发现,其可以在叶绿体基质中形成同源二聚体,而在类囊体中与GRP蛋白组成异源二聚体。酶活分析、晶体结构解析和点突变研究的结果证明异源二聚体结合能力更强,且酶促活性更高、反应更专一。根据对突变体植株的研究表明,水稻利用GRP调控GGPPS在同源和异源二聚体之间的分配,并以此调配GGPPS在叶绿体基质和类囊体上的分布和酶活。该研究还进一步证实,叶绿素的生物合成有赖于在类囊体上由GGPPS/GRP异源二聚体所产生的GGPP。
 

文章链接:http://www.pnas.org/content/114/26/6866.abstract

日期:2017-06-14   来源:生物帮

网址:http://www.bio1000.com/periodical/pnas/507161.html