论文部分内容阅读
产氧光合作用是地球上最重要的化学反应，是由四个膜蛋白复合体催化发生的。其中的PSⅡ和PSⅠ尤为重要，两者的协调运转是光合作用高效进行的前提。许多的光合系统亚基以外的蛋白都与这两个光合系统的正常功能有关，其中Thf1蛋白是一个普遍存在于光合生物中的与光合作用密切关联的多功能的蛋白。目前关于Thf1蛋白的功能，尤其是在强光适应过程中发挥的功能仍不十分清楚，并且存在争议。本文以Synechococcus sp.7942为材料，构建Thf1缺失突变株△Thf1，具体研究Thf1的功能。而本实验室前期关于Synechocysitis sp.PCC6803 sRNA深度测序分析的研究中，获得了一个位于thf1基因互补链上的asRNA(d68)，本文以此为研究对象，研究该asRNA的调控功能。 本研究主要内容包括：⑴弱光下，WT和△Thf1的类囊体膜结构不存在差异;强光下，两株藻的类囊体膜结构相对于低光下都大量减少，并且△Thf1类囊体膜结构明显少于WT。类囊体膜结构完善与光合系统的功能完善两者能够相互影响。因此，由本研究的研究结果可知，Thf1不参与类囊体膜的生物合成，但是强光下Thf1蛋白通过影响藻株的强光适应性间接地影响类囊体膜的结构。⑵Thf1蛋白既存在于聚球藻PCC7942的可溶性组分中，又存在于其膜组分中，而强光处理诱导产生的Thf1蛋白主要分布至膜组分中以发挥功能。强光处理的△Thf1相对于WT具有较低的PSⅡ活性但是其PSⅡ荧光发射反而更高，并且强光处理下，△Thf1相对WT具有较高的D1蛋白含量和叶绿素含量，这些表型与已经报道的较为一致，即Thf1与叶绿素结合蛋白D1蛋白及PSⅡ复合体的解聚有关。另一方面，本研究发现聚球藻PCC7942中，Thf1蛋白还与PSⅠ存在相互作用，影响PSⅠ的稳定性，进而影响藻株PSⅠ功能的维持。强光处理△Thf1相对于WT具有较低的PSⅠ电子传递活性和PSⅠ荧光发射，并且△Thf1的PSⅠ电子传递活性下降，并且△Thf1的PSⅠ活性下降在较低光强下就已显示，独立其PSⅡ活性变化。这些结果说明了Thf1缺失影响PSⅠ活性。除此之外，较高光强下△Thf1的PSⅠ亚基含量也要低于WT，氯霉素添加实验证明，是由于△Thf1的PSⅠ复合体稳定性下降导致的;在低光寒冷胁迫下，Thf1蛋白缺失会导致PSⅠ活性的选择性抑制，和PSⅠ稳定因子BtpA缺失具有相似的表型。这些结果都说明了Thf1蛋白影响PSⅠ复合体的稳定性。通过蔗糖密度梯度分离等方法发现Thf1蛋白不仅与PSⅡ存在联系，而且与PSⅠ存在联系。化学交联实验明确了Thf1蛋白与PSⅠ三聚体之间存在相互作用。⑶Thf1蛋白能够被多种胁迫条件诱导，包括缺氮、缺硫、氧化胁迫、寒冷胁迫以及强光胁迫等。其中缺氮和强光胁迫下，△Thf1的藻胆体都比野生型降解更快。而△Thf1中的藻胆体连接蛋白Lcm含量相对低于WT。根据这些结果推测Thf1蛋白可能通过连接蛋白影响藻胆体的稳定性，具体机制仍需进一步实验。⑷通过RACE的方法，获得了编号为d68的以thf1 mRNA为靶标asRNA—sthf1RNA的全长;缺氮和强光条件下，sthf1 RNA的调控趋势与thf1 mRNA的均上调，而通过构建asRNA over expression突变株以及asRNA knock down突变株，也发现sthf1RNA过表达会导致Thf1蛋白的表达量提高，据此，确定sthf1 RNA针对其靶标mRNA实施正调控。而具有不同Thf1表达量的sthf1 RNA突变株表现出藻胆体降解速率差异，更进一步印证了该结果。