磷酸化研究总结.pptxVIP

大麦光系统II蛋白磷酸化对渐进水分胁迫的响应实验进展总结及初步讨论光合组刘文娟

高等植物的光合作用由两种与膜相连的色素蛋白复合物介导：光系统I（PSI）和光系统II（PSII），其中PSII催化水的氧化和质体醌的还原。研究背景：

磷酸化是蛋白翻译前修饰的最常见的形式之一，在调节从基因表达到信号和代谢调控等所有细胞功能中都起作用。高等植物类囊体膜蛋白的磷酸化最初是通过高光强诱导发现的（Bennett1977），此后的大多数研究都以光照作为首选环境条件研究光系统主要功能性蛋白磷酸化的变化，目前发现的PSII中能够发生磷酸化的主要蛋白有D1、D2、CP43和PsbH亚基以及捕光色素蛋白复合物LHCII等。随后又有研究发现包括温度、pH值、盐离子浓度等其它环境因子的改变也会引起不同程度的PSII蛋白的磷酸化。高等植物类囊体膜蛋白的可逆磷酸化对环境是依赖的，表明高等植物的光合反应机构对周围环境具有一定的适应和调节能力（Aro和Ohad2003）。

水分胁迫作为一种外界环境诱导因素，会使植物细胞因失水而造成膜结构的破坏，活性氧水平升高，光系统尤其是光系统II的功能蛋白稳态水平表达下降，光合活性降低。本试验的目的在于：研究渐进水分胁迫（PEG6000处理0、24、48、72h）下大麦叶片PSII主要功能蛋白D1、D2、CP43、LHCII复合体等的（去）磷酸化水平变化，探讨高等植物光合机构对水分胁迫这一环境因素的适应机制。

研究结果：光合生理参数

PSII光化学活性

结论：水分胁迫引起的大麦光合速率的下降可能与气孔因素与非气孔因素都有关；01水分胁迫对PSII造成更大的影响，使PSII的光化学活性、量子产率、光化学淬灭能力均显著降低；021-qp参数的变化反映出质体醌氧化状态水平的显著升高，表明随着水分胁迫程度的加深，反应中心及捕光色素蛋白的磷酸化水平可能升高；03加入磷酸酶的抑制剂NaF后，所有光和参数水平均未能恢复至对照水平，对于PSII情况尤为如此，说明蛋白的去磷酸化过程对水分胁迫下光系统的保护机制尤为重要，为之后蛋白水平的研究奠定实验基础。04

蛋白水平研究

PSII主要功能蛋白的磷酸化水平研究

PSII主要功能蛋白的去磷酸化速率研究D1LHCIIb1CP43LHCIIb4(CP29)

类囊体分区研究蛋白迁移

温和电泳研究LHCII单体—三体变化

各种蛋白酶及磷酸酶在类囊体各区的分布变化AlexanderV.Vener(PlantPhysiol.2000)

结论：反应中心蛋白DI、D2，内周天线蛋白CP43:Eva-MariAro(J.Biol.Chem.,1996）

AlexanderV.Vener(Biochim.Biophys.Acta.,2007)

水分胁迫下，反应中心蛋白通过蛋白去磷酸化速率的加快，加快蛋白降解；单子叶植物大麦类囊体结构可能区别于双子叶植物，类囊体垛叠区含量较低，且在基粒区域仍有一定量蛋白酶的分布；

捕光色素蛋白复合体LHCIIEva-MariAro(Science,2003）

水分胁迫下，LHCII不发生从PSII到PSI的状态迁移，胁迫初期LHCII三体含量即明显下降，与中心蛋白相同，水分胁迫加快LHCIIb1的去磷酸化速率。PARTONE

小分子的捕光蛋白CP29AlexanderV.Vener(FEBSJournal,2006)

正常条件下，小分子捕光蛋白CP29不发生明显的磷酸化，但在胁迫初期，即发生明显的磷酸化；由于胁迫初期质体醌的还原水平变化不明显，因此单子叶植物大麦中CP29磷酸化的调控机制可能有别于双子叶植物（Aro等，2003）；随着胁迫初期CP29蛋白显著磷酸化的发生，CP29发生由类囊体垛叠区向非垛叠区的迁移，且迁移之后蛋白稳定存在不发生降解。

意义：水分胁迫下，反应中心蛋白通过去磷酸化速率的加快，加速蛋白降解，利于受损蛋白的周转和反应中心的修复；捕光色素蛋白复合物LHCII的降解是否与其去磷酸化有关，目前没有报道，但本试验证明，水分胁迫下LHCII不发生从PSII到PSI的状态迁移，即不发生光能的重新分配；小分子捕光蛋白CP29的磷酸化可能与LHCII与反应中心蛋白在PSII修复过程中的分离和连接有关，也可能与LHCII在类囊体膜上的定位有关，有研究认为，CP29可能通过可逆磷酸化过程调节非辐射能的耗散，从而减轻PSII的损伤（Pursiheimo等，2001）。

本试验的研究意义：首次报道水分胁迫对植物光系统II蛋白磷酸化的影响；首次发现水分胁迫下单子叶植物中小分子捕光蛋白CP29的磷酸化，及其在类囊体垛叠区与非垛叠区的迁移；发现单、双子叶植物类囊体结构有所不同（需进一步试验证明）；对研究高等植物对外