叶绿体内被膜上的磷酸丙糖转运器

叶绿体内膜上存在有磷酸丙糖转运器。本文着重对该转运器的结构和功能、转运特性及其对光合作用的调节等做一介绍。磷酸丙糖转运器能够催化磷、磷酸丙糖和3 磷酸甘油酸的反向交换运输,从而使光合初级产物从叶绿体转运到胞质。在生理条件下,这种转运严格遵循1∶1的反向交换原则,并且转运活性受光的调节。目前,已经从一些植物中分离到磷酸丙糖转运器蛋白,并克隆了它们的cDNA。近年来,利用基因工程手段对磷酸丙糖转运器功能的研究也取得了很重要的进展。     

小麦磷酸丙糖转运器cDNA的克隆及其基因表达分析

利用RT-PCR方法以及RACE(rapid amplification of cDNA ends)策略,从小麦(Triticum aestivum L.) 幼苗叶片中克隆了编码磷酸丙糖转运器(TPT)的全长cDNA.序列分析结果表明,小麦TPT cDNA编码402个氨基酸的前体蛋白,其中信号肽含有78个氨基酸.成熟蛋白部分与玉米(Zea mays L.)TPT有很高的同源性(89%).推测小麦TPT成熟蛋白有8个跨膜区,形成双亲α-螺旋的跨膜结构.位于第7个跨膜区的Arg-274和Lys-275可能是底物结合位点.比较TPT基因在小麦幼苗的根、胚芽鞘、叶片和种子中的表达差异表明:TPT基因在叶片、胚芽鞘中均有表达,但在胚芽鞘中的表达量较低,在种子和根中未见有表达.由此看来,小麦TPT的基因可能只局限在绿色组织中表达.还就C3和C4植物TPT不同的底物特异性问题进行了讨论.     

小麦磷酸丙糖转运器cDNA的克隆及其基因表达分析

利用RT_PCR方法以及RACE(rapidamplificationofcDNAends)策略 ,从小麦 (TriticumaestivumL .)幼苗叶片中克隆了编码磷酸丙糖转运器 (TPT)的全长cDNA。序列分析结果表明 ,小麦TPTcDNA编码 40 2个氨基酸的前体蛋白 ,其中信号肽含有 78个氨基酸。成熟蛋白部分与玉米 (ZeamaysL .)TPT有很高的同源性 (89% )。推测小麦TPT成熟蛋白有 8个跨膜区 ,形成双亲α_螺旋的跨膜结构。位于第 7个跨膜区的Arg_2 74和Lys_2 75可能是底物结合位点。比较TPT基因在小麦幼苗的根、胚芽鞘、叶片和种子中的表达差异表明 :TPT基因在叶片、胚芽鞘中均有表达 ,但在胚芽鞘中的表达量较低 ,在种子和根中未见有表达。由此看来 ,小麦TPT的基因可能只局限在绿色组织中表达。还就C3 和C4植物TPT不同的底物特异性问题进行了讨论     

小麦磷酸丙糖转运器的特性及其对同化物分配的调节

磷酸丙糖转运器(tnose phosphate/phosphatetranslocator,TPT)是源、库间光合产物分配的第一调控部位,研究TPT的特性及其对同化物分配的调节,对于提高光合作用同化物利用效率有着重要意义.我们首先采用Percoll密度梯度离心从小麦(Triticum aestivum L.)叶片中分离制备了完整性达91%以上、具有较高纯度的完整叶绿体.利用TPT不可逆抑制剂[H3]2-DIDS标记和SDS-PAGE,以及小麦TPT抗体进行Western blotting分析,证明TPT蛋白仅存在于叶绿体被膜中,约占被膜总蛋白的15%,其分子量为35 kD,而在液泡膜和线粒体膜上不存在.采用硅油离心法研究TPT对磷酸二羟丙酮(dihydroxyacetone phosphate,DHAP)、磷酸烯醇式丙酮酸(phosphoenolpyruvate,PEP)、葡萄糖-6-磷酸(glucose-6-phosphate,G6P)与Pi的反向运输动力学的结果表明,DHAP/Pi的最大运输活性最高,PEP/Pi次之,G6P/Pi最低.TPT与这些运输底物的Km值由小至大,分别为DHAP、Pi、PEP和G6P,证明TPT的最适运输底物为DHAP.用DIDS处理时,TPT对DHAP运输活性的抑制达95%.TPT运输活性受到抑制时,可导致叶绿体内大量积累淀粉.TPT在调控小麦叶绿体同化产物的分配中起着重要作用,在保证卡尔文循环正常运转的前提下,通过TPT外运到胞质中参与蔗糖合成和其他代谢活动的磷酸丙糖(triose phosphate,TP)约占93.6%,而用于叶绿体内合成淀粉的TP仅占6.4%.生理条件下其功能是高效率地把大部分光合同化产物TP及时运出叶绿体到胞质中,用于合成蔗糖并运输到其他库器官的需要.     

小麦磷酸丙糖转运器的特性及其对同化物分配的调节(英文)

磷酸丙糖转运器(triosephosphate/phosphatetranslocator,TPT)是源、库间光合产物分配的第一调控部位,研究TPT的特性及其对同化物分配的调节,对于提高光合作用同化物利用效率有着重要意义。我们首先采用Percoll密度梯度离心从小麦(TriticumaestivumL.)叶片中分离制备了完整性达91%以上、具有较高纯度的完整叶绿体。利用TPT不可逆抑制剂[H3]2-DIDS标记和SDS-PAGE,以及小麦TPT抗体进行Westernblotting分析,证明TPT蛋白仅存在于叶绿体被膜中,约占被膜总蛋白的15%,其分子量为35kD,而在液泡膜和线粒体膜上不存在。采用硅油离心法研究TPT对磷酸二羟丙酮(dihydroxyacetonephosphate,DHAP)、磷酸烯醇式丙酮酸(phosphoenolpyruvate,PEP)、葡萄糖-6-磷酸(glucose-6-phosphate,G6P)与Pi的反向运输动力学的结果表明,DHAP/Pi的最大运输活性最高,PEP/Pi次之,G6P/Pi最低。TPT与这些运输底物的Km值由小至大,分别为DHAP、Pi、PEP和G6P,证明TPT的最适运输底物为DHAP。用DIDS处理时,TPT对DHAP运输活性的抑制达95%。TPT运输活性受到抑制时,可导致叶绿体内大量积累淀粉。TPT在调控小麦叶绿体同化产物的分配中起着重要作用,在保证卡尔文循环正常运转的前提下,通过TPT外运到胞质中参与蔗糖合成和其他代谢活动的磷酸丙糖(triosep     

磷酸丙糖异构酶的折叠及稳定性研究

从鸡胸肌中纯化出磷酸丙糖异构酶(triosephosphateisomerase,TIM),通过蛋白质内源荧光,圆二色性,紫外吸收二阶导数光谱等多种研究溶液构象的方法,对TIM被盐酸胍和热变性过程进行了详细的研究.结果表明,用不同测量方法得到TIM的变性过程均高度协同,没有观察到折叠中间态,应用单分子二态去折叠模型计算了TIM去折叠的热力学参数.通过圆二色光谱在222nm处的变化监测的TIM热变性过程也是高度协同的二态过程,天然态TIM的表观Tm为64.6℃.在低浓度盐酸胍存在下,TIM的热稳定性降低.讨论了二体蛋白质的可能去折叠机制,证明在使用的实验条件下磷酸丙糖异构酶去折叠过程中二级结构与三级结构的变化是同时发生的,其去折叠遵循观察不到二体解离的表观二态过程.     

意大利蜜蜂丙糖磷酸异构酶基因的克隆及其原核表达与纯化

从意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica的肌肉组织中提取总RNA,采用RT-PCR的方法克隆蜜蜂第16号染色体上的丙糖磷酸异构酶基因的cDNA序列,将测序结果(GenBank登录号EU76098)与推导的氨基酸序列分别与GenBank中的其他物种进行同源比对分析。结果表明,该基因全长744bp,为完整的阅读框,编码247个氨基酸,成熟蛋白的理论分子量为26.89kD。比对结果显示AmTPI与家蚕、德国小镰、黄粉虫、丽蝇蛹集金小蜂、水稻等物种的基因相似性达69%以上,蛋白相似性达59%以上。将目的基因克隆到pGEX-4T-2融合表达载体上,并在大肠杆菌中得到成功表达,4h的表达量为总蛋白的42.1%。为了进一步探讨产物的酶学特性,实验还对表达产物进行纯化与浓缩。实验还构建增强型荧光真核表达质粒,为进一步研究AmTPI在真核细胞中的表达情况奠定基础。     

菠菜磷酸丙糖转移蛋白在烟草中正义及反义表达及其对碳水化合物转运的影响

以菠菜（Ｓｐｉｎａｃｉａ ｏｌｅｒａｃｅａ Ｌ．）为材料,取幼叶分离ｍＲＮＡ,反转录合成ｃＤＮＡ,以ｃＤＮＡ第一链为模板,通过ＰＣＲ扩增,获得菠菜磷酸丙糖转移蛋白（Ｔｒｉｏｓｅ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ ｔｒａｎｓｌｏｃａｔｏｒ,ＴＰＴ）ｃＤＨＡ目的片段。对其进行序列分析,结果表明,分离的目的片段核苷酸序列与文献报道相比同源率为９９．９％,只不１个碱基发生改变。将得到的菠菜ｔｐｔ ｃＤＮＡ与ＣａＭＶ３５     

丙糖磷酸异构酶、果糖—1，6—二磷酸醛缩酶及果糖—1，6—二磷酸酶的共表达

致力于建立一条控制或降低大气中CO2浓度的途径,选择对 进行代谢工程以便改进其光合固定CO2的效率。作为研究的初始阶段,将编码丙糖磷酸异构酶、果糖－1,6－二磷酸醛缩酶及果糖－1,6－二磷酸酶的3个基因构建进一个由启动子trc控制的表达质粒pTrcFAT,成功地在大肠杆菌中实现了上述3个基因的活性共表达。活性测定结果显示：从1L培养液获得的破菌上清液每分钟可以催化二羟丙酮磷酸（DHAP）转化成700μmol果糖－6－磷酸。在此基础上进一步构建了这3个基因共表达的大肠杆菌－蓝藻穿梭表达质粒,也在大肠杆菌中实现了活性表达,当外泊基因的操纵子与载体质粒以大于1：1的比例进行构建时,可显著提高外源基因的表达量及相应的的酶活性。     

果糖-1,6-二磷酸醛缩酶和丙糖磷酸异构酶共表达对蓝藻光合作用效率的影响

以转高等植物ALD和TPI基因的鱼腥藻 7120为对象 ,研究了ALD和TPI两个酶表达量对细胞光合固碳效率的影响。考察了初始pH、NaHCO₃浓度和CO₂浓度对转基因藻和野生藻生长、光合活性及无机碳亲和力的影响。结果表明 ,转基因藻在较高碳源浓度下 ,其生长速率和光合放氧活性比野生藻有显著的提高 ,并且可以比野生藻耐受更高的pH。在含有2%CO₂的空气中 ,转基因藻对外源无机碳的亲和力比野生藻提高了4.06倍.     

Expression of the triose phosphate translocator gene from potato is light dependent and restricted to green tissues

The export of primary photosynthesis products from chloroplasts into the cytoplasm is mediated by the triose phosphate translocator. The transporter is an integral membrane protein localized at the inner envelope of chloroplasts. In order to study the expression of the major chloroplast envelope protein gene E29, which is assumed to function as the translocator, we have isolated corresponding cDNA clones from potato. A full-length clone was sequenced and shown to be highly homologous to the E29 gene from spinach. Expression on the RNA level is restricted to green tissues, is light dependent and cannot be induced by sucrose in darkness. The presence of a single-copy gene argues for the existence of different translocator systems responsible for import and export of carbohydrates in chloroplasts and amyloplasts.     

Antisense Repression of Both ADP-Glucose Pyrophosphorylase and Triose Phosphate Translocator Modifies Carbohydrate Partitioning in Potato Leaves

Previous experiments have shown that carbohydrate partitioning in leaves of potato (Solanum tuberosum L.) plants can be modified by antisense repression of the triose phosphate translocator (TPT), favoring starch accumulation during the light period, or by leaf-specific antisense repression of ADP-glucose pyrophosphorylase (AGPase), reducing leaf starch content. These experiments showed that starch and sucrose synthesis can partially replace each other. To determine how leaf metabolism acclimates to an inhibition of both pathways, transgenic potato (S. tuberosum L. cv Desiree) plants, with a 30% reduction of the TPT achieved by antisense repression, were transformed with an antisense cDNA of the small subunit of AGPase, driven by the leaf-specific ST-LS1 promoter. These double-transformed plants were analyzed with respect to their carbohydrate metabolism, and starch accumulation was reduced in all lines of these plants. In one line with a 50% reduction of AGPase activity, the rate of CO2 assimilation was unaltered. In these plants the stromal level of triose phosphate was increased, enabling a high rate of triose phosphate export in spite of the reduction of the TPT protein by antisense repression. In a second line with a 95% reduction of AGPase activity, the amount of chlorophyll was significantly reduced as a consequence of the lowered triose phosphate utilization capacity.     

Mimivirus-Encoded Nucleotide Translocator VMC1 Targets the Mitochondrial Inner Membrane

Mimivirus (Acanthamoeba polyphaga mimivirus) was the first giant DNA virus identified in an amoeba species. Its genome contains at least 979 genes. One of these, L276, encodes a nucleotide translocator with similarities to mitochondrial metabolite carriers, provisionally named viral mitochondrial carrier 1 (VMC1). In this study, we investigated the intracellular distribution of VMC1 upon expression in HeLa cells and in the yeast Saccharomyces cerevisiae. We found that VMC1 is specifically targeted to mitochondria and to the inner mitochondrial membrane. Newly synthesized VMC1 binds to the mitochondrial outer-membrane protein Tom70 and translocates through the import channel formed by the β-barrel protein Tom40. Derivatization of the four cysteine residues inside Tom40 by N-ethylmaleimide caused a delay in translocation but not a complete occlusion. Cell viability was not reduced by VMC1. Neither the mitochondrial membrane potential nor the intracellular production of reactive oxygen species was affected. Similar to endogenous metabolite carriers, mimivirus-encoded VMC1 appears to act as a specific translocator in the mitochondrial inner membrane. Due to its permeability for deoxyribonucleotides, VMC1 confers to the mitochondria an opportunity to contribute nucleotides for the replication of the large DNA genome of the virus.