pTAC6调控拟南芥叶绿体发育及叶绿体基因表达的机理研究

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高等植物PEP聚合酶的核心亚基同多个核编码的因子一起参与调控高等植物叶绿体基因表达。不过,这些因子的功能多数还不清楚,pTAC6就是其中之一。本硕士论文探讨了pTAC6在质体基因表达过程中的作用。序列分析表明,pTAC6蛋白具有前导肽序列,具有PHB_accN功能域,具有DNA结合能力的;其同源蛋白广泛存在于苔藓,玉米等物种中。拟南芥ptac6突变体为白化表型。qRT-PCR分析表明,PEP聚合酶专门负责转录的叶绿体基因psbA和rbcL的转录本与野生型相比有所下调,NEP聚合酶专门负责转录的叶绿体基因accD和rpoA的转录本与野生型相比有所上调。这表明,pTAC6在PEP聚合酶负责转录的质体基因表达过程以及正常的叶绿体发育中起着至关重要的作用。利用VIGS干扰烟草的NmpTAC6导致烟草新生长出的叶片呈显出白化表型。qRT-PCR分析也表明,PEP聚合酶专门负责转录的叶绿体基因psbA和rbcL的转录本与野生型相比有所下调,NEP聚合酶专门负责转录的叶绿体基因accD和rpoA的转录本与野生型相比有所上调。拟南芥ptac6突变体和VIGS干扰的烟草表现出相似的性状。这些结果建议pTAC6蛋白在拟南芥和烟草均参与PEP聚合酶负责质体基因表达调控的过程。酵母分析表明,pTAC6具有转录激活能力,且其具有转录激活能力的区域位于其蛋白序列的第60-124个氨基酸残基。体外活性分析表明,rpTAC6-MBP蛋白能够被体外表达的叶绿体激酶cpCKII磷酸化,且质谱分析鉴定到第122位的Ser位点和第214位的Ser位点。体外表达并纯化出rpTAC6-His标签蛋白。EMSA结果显示,rpTAC6-His能够结合叶绿体基因片段。rpTAC6-His蛋白能与PEP基因依赖的基因psbA,psaA,rbcL启动子区域的单链DNA片段均能够结合,同时与NEP和PEP基因共同依赖的基因atpB启动子区域的单链DNA片段能够结合。不过,该蛋白不结合NEP负责转录的基因accD启动子区域。这些结果表明,rpTAC6-His蛋白具有核酸结合能力,能够结合叶绿体基因。进一步分析发现,其结合叶绿体基因的能力能被磷酸化修饰增强。本论文的研究结果揭示了pTAC6蛋白在叶绿体基因表达调节中的作用,这将促进人们对叶绿体基因表达调控的认识。
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