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。     

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。     

Rubisco活化酶及其对Rubisco的调节作用

介绍了Robisco活化酶的发现和分子生物学特性，以及活化酶对光合作用中的关键酶──Ru－bisco的调节机制，这种调节主要是通过减轻磷酸糖的抑制作用实现的。     

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.     

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     

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。     

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（?..     

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     

水稻叶片Rubisco 活化酶表达的昼夜变化

在 48h的自然光照、连续光照和连续黑暗处理下 ,水稻幼苗rcamRNA的含量均表现出昼夜节奏特性 ,其中以自然光周期中变化最为明显。在光暗交替的条件下 ,RCA含量虽也表现出明显的昼夜变化 ,但连续黑暗处理其含量持续下降 ,连续光照则其含量先上升然后下降 ,说明它不发生节昼现象。这些结果表明RCA表达在转录和翻译水平上的调控机制不同 ,转录既由光暗交替控制又受内生节奏调节 ,而翻译则更大程度上由光调节     

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。     

低温弱光对黄瓜幼苗Rubisco与Rubisco活化酶的影响

以‘津优3号'黄瓜幼苗为试材,研究弱光(100 μmol·m-2·s-1)下适温(WL:25℃/18℃)、亚适温(ST+WL:18℃/12℃)和低温(LT+WL:10℃/5℃)对黄瓜幼苗光合速率(Pn)、核酮糖-1,5-二磷酸羧化/加氧酶(Rubisco)、Rubisco活化酶(RCA)活性及其基因表达量的影响.结果表明:与对照(25℃/18℃,400 μmol·m-2·s-1)相比,WL、ST+WL和LT+WL处理的单株叶面积和干物质量均明显减小.处理初期,Pn、Rubisco活性及其大亚基基因(rbcL)、小亚基基因(rbcS)表达、RCA活性与基因(CsRCA)表达量大幅度降低,5～7 d后,WL处理趋于平稳,ST+WL处理缓慢回升,而LT+WL处理持续下降,表明黄瓜光合机构对适温弱光和亚适温弱光环境有逐步适应机制.Rubisco和RCA活性及其基因表达对低温弱光的响应与Pn基本一致,表明低温弱光下RCA和Rubisco活性及其基因表达量下降是黄瓜幼苗Pn降低的重要原因.     

彩叶草Rubisco活化酶基因SsRCA的分子特征及其表达模式

为研究观赏植物彩叶草的光合特性,根据Rubisco活化酶(RCA)的保守区域简并扩增获得的保守片段,采用RACE方法,克隆了RCA全长cDNA,命名为SsRCA(GenBank登录号FJ787730).SsRCA cDNA全长1 548bp,包含1个1 311bp的ORF框,编码436个氨基酸的前体蛋白.其5'-UTR区含有1个终止子TAA,3'-UTR区具有2个mRNA非稳定性相关的DST-like元件和推测的加尾信号AATAAA.SsRCA蛋白具有定位于叶绿体的N端转运肽,具有2个保守的ATP-binding结构域、1个sensor 2基序和多个磷酸化位点.多序列比对和系统进化分析表明,SsRCA与其他植物的RCA蛋白具有较高的一致性,属于RCA的β亚基.表达分析表明,SsRCA基因在含有绿色组织的茎、叶和萼片表达.在9 h黑暗和15 h光照的光周期处理中,正午时表达量最高,午夜时表达量最低,具有明显的光诱导表达特性.     

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     

大麦和玉米叶片叶绿体中Rubisco及其活化酶的免疫金标记定位

运用免疫金标记电镜技术研究了禾本科C3植物大麦(Hordeum vulgare L.)和C4植物玉米(Zea mays L.)叶片中Rubisoo及其活化酶(RCA)的细胞定位,结果表明:两种植物叶片解剖结构及叶绿体超微结构差别明显.在大麦叶细胞中,只有一种叶肉细胞叶绿体,Rubisoo和RCA主要分布于叶绿体的间质中.在玉米叶细胞中,存在着维管束鞘细胞和叶肉细胞两种类型叶绿体,Rubisco主要分布于鞘细胞叶绿体的基质中,但在叶肉细胞叶绿体中亦有少量特异性标记;RCA在鞘细胞叶绿体和叶肉细胞叶绿体的基质中都有分布.两种植物叶绿体结构及光合作用关键酶定位的不同,体现了C3植物和C4植物在光合器结构与功能上的差异.     

He-Ne激光和增强UV-B辐射对小麦幼叶叶绿素荧光和Rubisco活化酶的影响

选用小麦‘ML7113’品种为材料,人工模拟He-Ne激光(5mJ·s-1·mm-2)、增强UV-B(10.8kJ·m-2·d-1)辐射及两者复合辐照进行处理,利用叶绿素荧光仪、考马斯亮蓝G-250染色法和PCR技术研究7d龄小麦幼苗叶绿素荧光特性、Rubisco活化酶含量、基因表达量及其基因序列的变化。结果表明:(1)与对照组相比,增强UV-B辐射后,小麦幼苗叶绿素荧光特性减弱,Rubisco活化酶含量及其基因表达量均下降;而低剂量的He-Ne激光辐照后能够在一定程度上修复经UV-B辐射后对小麦幼苗叶绿素荧光特性所造成的损伤,且使Rubisco活化酶含量及其基因表达量上升。(2)与对照组相比,经He-Ne激光和增强UV-B辐射以及两者复合辐照处理后基因序列均出现两个相同的点突变,但并未造成氨基酸序列的变化。研究认为,低剂量He-Ne激光辐照能够在一定程度上修复受UV-B辐射小麦幼苗叶绿素荧光活性、Rubisco活化酶含量及其基因表达量的降低;He-Ne激光和增强UV-B辐射对小麦幼苗Rubisco活化酶活性的影响可能发生在其转录水平,从而使小麦光合能力发生相应的变化。     

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。