Rubisco活化酶的分子生物学

Rubisco活化酶是广泛存在于光合生物中、调节Rubisco活性的酶,Rubisco活化酶同时具有活化Rubisco和催化ATP水解的作用.它依赖ATP水解,促使RuBP或其它磷酸糖类从Rubisco上解离下来,以恢复Rubisco的活性.该文介绍Rubisco活化酶的分子特性、作用机制、光合作用调节及基因工程的最新研究进展.     

Rubisco活化酶的研究进展

Rubisco活化酶是近年中发现的一种可以调节Rubisco活性的酶,它能使Rubisco在植株体内条件下达到最大活化程度。Rubisco活化酶不仅具有活化Rubisco的活性,而且具有ATP水解酶活性。在ATP水解过程中,Rubisco活化酶促使各种磷酸糖抑制物从Rubisco上解离下来,恢复Rubisco活性。Rubisco活化酶的发现与研究使许多Rubisco体内活化中的疑难问题得到了阐明。本文还介绍了Rubisco活化酶的分子特性、酶作用机制以及环境因素对它活性影响等方面的最新研究进展。     

Rubisco活化酶的研究进展

Rubisco活化酶是近年中发现的一种可以调节Rubisco活性的酶 ,它能使Rubisco在植株体内条件下达到最大活化程度。Rubisco活化酶不仅具有活化Rubisco的活性 ,而且具有ATP水解酶活性。在ATP水解过程中 ,Rubisco活化酶促使各种磷酸糖抑制物从Rubisco上解离下来 ,恢复Rubisco活性。Rubisco活化酶的发现与研究使许多Rubisco体内活化中的疑难问题得到了阐明。本文还介绍了Rubisco活化酶的分子特性、酶作用机制以及环境因素对它活性影响等方面的最新研究进展。     

小麦Rubisco 活化酶基因的克隆和表达特性

Rubisco活化酶是广泛存在于光合生物中调节Rubisco活性的酶, 我们利用PCR技术, 从小麦(Triticum aestivum)叶片cDNA文库中克隆得到Rubisco活化酶基因cDNA片段, 该片段长度为850 bp, 编码201个氨基酸。Northern blot表明, 小麦叶片在暗诱导衰老的条件下, 叶片中活化酶基因表达水平逐渐下降; 同时, 小麦叶片的光合特性、叶绿素含量和Rubisco活性呈现下降趋势。这些结果表明, 衰老时小麦叶片Rubisco活化酶基因表达水平下降与光合速率下降密切相关。     

小麦Rubisco活化酶基因的克隆和表达特性

Rubisco活化酶是广泛存在于光合生物中调节Rubisco活性的酶,我们利用PCR技术,从小麦(Triticum aestivum)叶片cDNA文库中克隆得到Rubisco活化酶基因cDNA片段,该片段长度为850 bp,编码201个氨基酸.Northern blot表明,小麦叶片在暗诱导衰老的条件下,叶片中活化酶基因表达水平逐渐下降;同时,小麦叶片的光合特性、叶绿素含量和Rubisco活性呈现下降趋势.这些结果表明,衰老时小麦叶片Rubisco活化酶基因表达水平下降与光合速率下降密切相关.     

Rubisco活化酶的研究进展

Ｒｕｂｉｓｃｏ活化酶是最近发现的一种该编码的叶绿体蛋白,它在叶绿体内具有激活光合碳同化限速酶Ｒｕｂｉｓｃｏ的功能,该酶能在生理水平ＲｕＢＰ,ＣＯ２浓度（１０μｍｏｌ／Ｌ）下使Ｒｕｂｉｓｃｏ达到最大的活化程度,Ｒｕｂｉｓｃｏ活化酶的研究揭示了长期以来未能解决的Ｒｕｂｉｓｃｏ在体内活化的机理,Ｒｕｂｉｓｃｏ活化酶能解除磷酸糖对Ｒｕｂｉｓｃｏ活性的抑制作用,它的活化活性需要有ＡＴＰ的存在,同时它有ＡＴＰ     

Rubisco活化机制

Ｒｕｂｉｓｃｏ活化机制廖祥儒,朱新产（西北农业大学,陕西杨陵７１２１００）关键词Ｒｕｂｉｓｃｏ,ＣＯ_２,活化酶,ＣＡＩＰ１,５－二磷酸核酮糖羧化酶／氧合酶（Ｒｕｂｉｓｃｏ）是目前仅知的５种具有双功能催化活性的酶之一。它既能催化１,５－二磷酸核酮糖（?..     

植物Rubisco活化酶的研究进展

植物Rubisco活化酶广泛存在于光合生物中,是AAA＋家族成员,具有ATP酶活性,并具有对温度反应的活化Rubisco和分子伴侣的双重功能。该文重点介绍了近年来对Rubisco活化酶的分子特性、作用机制、温度等因子的影响及基因工程研究的最新进展。     

烟草Rubisco活化酶的纯化及其特性

利用35％饱和硫酸铵分部、DEAE－Sephacel和FPIC－MonoQ柱层析等步骤从烟草叶片中纯化了Rubisco活化酶,并制备了其专一性抗体。此法不仅快速,而且比活力高。以往认为菠菜和拟南芥Rubisco活化酶由两种亚基组成。通过快速制备的粗提液分析．发现烟草Rubisco活化酶由一种42kD的亚基组成。即使在有多种蛋白酶抑制剂存在的情况下,此亚基仍很易降解为39kD的亚基。ATP不仅对酶的活性所必需,而且也有利于维持酶的稳定性。该酶的热稳定性远比Rubisco差。     

烟草Rubisco活化酶的纯化及其特性

利用３５％饱和硫酸 分部、ＤＥＡＥＳｅｐｈａｃｅｌ和ＦＰＬＣ＝－ＭｏｎｏＱ柱层析等步骤从烟草叶片Ｒｕｂｉｓｃｏ活化酶,并制备了其性抗体。此法不仅快速,而且比活力高。以往认为菠菜和拟南芥Ｒｕｂｉｓｃｏ活化酶由两种亚基组成。通过快速制备的粗提液分析,发现烟草Ｒｕｂｉｓｃｏ活化酶同一各４２ＫＤ的亚基组成。即使在有多种收白酶抑制的情况下,此亚基仍很易降３９ＫＤ的亚基。ＡＴＰ不仅对酶的活性所必需,而且也有利     

光和糖对水稻Rubisco活化酶基因表达的影响

水稻黄化苗在光照2h内其Rubisco。活化酶的mRNA和蛋白量明显增加,然后维持在相对稳定的水平。光对水稻Rubisco活化酶的基因表达的诱导作用主要在转录水平上。Rubisco活化酶主要在绿叶中表达,这与Rubisco基因表达的器官特异性完全一致。用等渗葡萄糖喂养成熟的水稻叶片1h,促使水稻Rubisco大、小亚基和Rubisco活化酶可翻译mRNA含量下降。同样蔗糖对Rubisco小亚基和Rubisco活化酶的表达也有抑制,其作用弱于葡萄糖。     

古细菌Rubisco的研究进展

1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶(Rubisco)是CO2固定的关键酶,决定光合作用的净效率。近年来,研究人员在古细菌中发现了新类型的Rubisco,综述了近年来有关古细菌Rubisco的一些研究进展,包括Rubisco的结构、基因与功能、基本性质、酶的定点突变及其活化等。     

水稻转绿型白化突变系W25转绿过程中Rubisco、Rubisco活化酶活性与光合速率的变化

水稻 (OryzasativaL .)转绿型白化突变系W2 5在转绿过程中叶绿素、可溶性蛋白质和Rubisco含量的动态变化过程表明 ,白化突变体内叶绿素、可溶性蛋白质和Rubisco含量极低 ,随着转绿过程各组分含量迅速提高 ,转绿至第 30天时超过野生种 2 177s;Rubisco初始活力与Rubisco活化酶含量呈极显著正相关。Rubisco活化酶基因表达的研究结果表明 ,突变体的Rubisco活化酶表达高于野生种 2 177s。在转绿过程中 ,Rubisco活化酶含量的提高要先于Rubisco和光合速率     

水稻转绿型白化突变系W25转绿过程中Rubisco,Rubisco活化酶 …

水稻（Ｏｒｙｚａ ｓａｔｉｖａ Ｌ．）转录型白化突变系Ｗ２５在转绿过程中叶绿素、可溶性蛋白质和Ｒｕｂｉｓｃｏ含量的动态变化过程表明,白化突变体内叶绿素、可溶性蛋白质和Ｒｕｂｉｓｃｏ含量极低,随着转录过程各组分含是迅速提高,转绿至第３０天,超过野生种２１７７ｓ;Ｒｕｂｉｓｃｏ初台活力与Ｒｕｂｉｓｃｏ活化酶含量呈极显著正相关。Ｒｕｂｉｓｃｏ活化酶基因表达的研究结果表明,突变体的Ｒｕｂｉｓｃｏ活化酶表达     

光和糖对水稻Rubisco活化酶基因表达的影响

水稻黄化苗在光照２ｈ内其Ｒｕｂｉｓｃｏ活化酶的ｍＲＮＡ物收白量明显增加,然后维持在相对 水平。光对水稻Ｒｕｂｉｓｃｏ活化酶的基因表达的诱导作用主要在转录水平上。Ｒｕｂｉｓｃｏ活化酶主要在绿叶中表达,这与Ｒｕｂｉｓｃｏ基因表达的器官特异性完全一致。用等渗葡萄糖喂养成熟的水稻叶片１ｈ,促使水稻Ｒｏｕｂｉｓｃｏｄｄ 、ｉｈ ｇｏｇ ａｄ ｔ Ｒｕｂｉｓｃｏ活化酶可ｍＲＮＡ含量下降同样蔗糖对Ｒ７ｕｂｉｓｃ     

原核生物Rubisco的研究进展

1 ,5 二磷酸核酮糖羧化酶 /加氧酶 (Rubisco)是卡尔文循环中的关键酶 ,该酶广泛存在于植物和一些原核生物中。由于在结构上 ,原核生物中Rubisco与植物有相似之处 ,因此人们对原核生物中的Rubisco进行了大量研究 ,就原核生物Rubisco的结构、基因调节、装配等方面的最新进展作一综述。     

水稻Rubisco和RCA的日变化及其细胞定位

采用免疫胶体金标记电镜技术对水稻(Oryza satova subsp.indica cv.浙农952)叶片中的Rubisco及其活化酶(RCA)进行细胞器定位和定量,同时用免疫扩散法进行叶片含量分析,研究了这两种酶含量及活力的日变化。结果表明Rubisco主要分布于叶绿体,RCA分布于叶绿体和线粒体中;光合速率(Pn)、Rubisco初始活力和RCA活力与光合日变化密切相关;在光照最强的13时,出现光合“午休”,叶绿体中Rubisco的密度有一定程度降低,而全叶的总Rubisco保持稳定,Rubisco初始活力也有明显的“午休”,这意味着体内Rubisco的活力除受RCA调节外,可能还与叶绿体中Rubisco的分布有关。RCA活力变化与叶绿体中RCA含量变化较为一致,表明RCA在叶绿体中的分布对调节其本身活力和Rubisco活性有重要作用。     

水稻Rubisco和RCA的日变化及其细胞定位

采用免疫胶体金标记电镜技术对水稻(0ryza sativa subsp.indica cv.浙农952)叶片中的Rubisco及其活化酶(RCA)进行细胞器定位和定量,同时用免疫扩散法进行叶片含量分析,研究了这两种酶含量及活力的日变化.结果表明Rubisco主要分布于叶绿体,RCA分布于叶绿体和线粒体中;光合速率(Pn)、Rubisco初始活力和RCA活力与光合日变化密切相关;在光照最强的13时,出现光合"午休",叶绿体中Rubisco的密度有一定程度降低,而全叶的总Rubisco保持稳定,Rubisco初始活力也有明显的"午休",这意味着体内Rubisco的活力除受RCA调节外,可能还与叶绿体中Rubisco的分布有关.RCA活力变化与叶绿体中RCA含量变化较为一致,表明RCA在叶绿体中的分布对调节其本身活力和Rubisco活性有重要作用.     

水稻温敏失绿突变体的Rubisco活化酶活性、蛋白质与氨基酸组分的变化

在水稻温敏失绿突变性状表达过程中,对其Rubsico 含量、Rubsico 活化酶活性,全叶蛋白及游离氨基酸组分变化进行测定。结果表明:突变体的Rubisco 结构和含量与野生型一样,保持相对稳定;而其Rubisco 活化酶活性则随一个分子量为56.2kD(PI=4.5)的特异蛋白质的存在与消失发生明显改变。当突变性状表达时,分子量为56.2kD(PT=4.5)的特异蛋白消失,其Rubisco 活化酶活性下降;当叶片失绿区域复绿时,56.2kD(PI=4.5)特异蛋白出现,则Rubisco 活化酶活性上升。这一密切地相关关系表明,突变体的Rubisco 活化酶活性变化在光合作用过程中,除与自身结构和含量有关外,还与叶片中这一特异蛋白的存在密切相关,它可能是Rubisco 活化酶活性的调节蛋白。这种调节具体表现在氨基酸代谢上,是对上游氨基酸的阻遏调控,从而使叶绿体的结构物质合成受阻,最终导致类囊体膜的退化。     

水稻温敏失绿突变体的Rubisco活化酶活性、蛋白质与氨基酸组分的变化

在水稻温敏失绿突变性状表达过程中,对其Rutbsico含量、Rubsico活化酶活性,全叶蛋白及游离氨基酸组分变化进行测定。结果表明：突变体的Rubisco结构和含量与野生型一样,保持相对稳定;而其Rubisco活化酶活性则随一个分子量为56．2kD(PI=4．5)的特异蛋白质的存在与消失发生明显改变。当突变性状表达时,分子量为56.2kD(PI=4．5)的特异蛋白消失,其Rubisco活化酶活性下降;当叶片失绿区域复绿时,56.2kD(PI=4．5)特异蛋白出现,则Rubisco活化酶活性上升。这一密切地相关关系表明,突变体的Rubisco活化酶活性变化在光合作用过程中,除与自身结构和含量有关外,还与叶片中这一特异蛋白的存在密切相关,它可能是Rubisco活化酶活性的调节蛋白。这种调节具体表现在氨基酸代谢上,是对上游氨基酸的阻遏调控,从而使叶绿体的结构物质合成受阻,最终导致类囊体膜的退化。