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蓝细菌Synechococcussp.PCC7002在DCMU和甘油存在条件下的光合异养生长,经常用于光合作用的研究。但从无甘油培养基转到甘油培养基时,Synechococcussp.PCC7002需要一个适应过程。而一个醛酮还原酶基因(akr1)缺失的突变体,变得对甘油更加敏感。该基因编码的蛋白Akr1在E.coli中得到了过量表达,并进行了纯化和酶活性分析。它的底物十分广泛,Kcat/Km最高的是人工底物9,10-菲醌(10598min-1mM-1),其次是丙酮醛Kcat/Km=586min-1mM-1。通过磷酸盐限制和非限制条件下野生型和突变体对甘油反应的分析,证实了Synechococcussp.PCC7002对甘油的敏感是由于丙酮醛的积累引起的,丙酮醛很有可能是Akr1的内源底物。随后测定了加入甘油后培养物中丙酮醛含量随时间的变化,发现24小时后,akr1突变体培养物中丙酮醛含量远高于野生型的,进一步证实了上述的推测。此外,突变体的平板生长和平板转接至液体的适应都变慢。细胞的形态也发生了很大的改变(荚膜消失,细胞变长),而且这些表型与丙酮醛代谢无关。所以Akr1可能还有其它内源底物,很可能是参与了某些单糖的合成。
另一个基fesM的删除,使得Synechococcussp.PCC7002的光合异养生长变得极其缓慢。通过P700还原和不同条件处理的低温荧光分析,发现该基因产物参与了环式电子传递。但它的缺失并不影响光合放氧和呼吸作用。此外,fesM突变体在暗中厌氧条件下的存活能力下降,所以该基因可能是营养不平衡条件下,能量代谢和调控所需的。该基因所编码的FesM蛋白,全长842个氨基酸,分三个区域:N端的cAMP或cGMP结合结构域,中间的NtrC中心结构域相似区,C端的跨膜区,内含两个CX2-3CP金属结合域和两个4Fe-4S中心。部分缺失的互补实验证明,N端的cAMP或cGMP结合结构域是FesM功能发挥必需的。通过蔗糖非连续密度梯度离心,分离了过量表达FesM蛋白的蓝细菌的质膜和类囊体膜,随后的免疫印迹实验证明FesM蛋白只存在于类囊体膜上。此外,FesM蛋白的跨膜拓扑结构也通过碱性磷酸酶基因融合的方法得到了解析。FesM蛋白含9个跨膜片段,cAMP或cGMP结合结构域、中心结构域、两个CX2-3CP金属结合域和两个4Fe-4S中心都在类囊体膜的同一侧,即细胞质中。FesM的发现对研究环式电子传递有重要的作用。