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异亮氨酸309是C3向C4转化的“催化开关”

已有 5876 次阅读 2011-8-21 19:36 |个人分类:生活点滴2|系统分类:论文交流| C4植物, 黄菊属, C3植物, 异亮氨酸

高中时的生物老师教我们记人体必需的8种氨基酸编了口诀,赖蛋苏笨携一亮色,讲的是一个叫赖蛋的坏孩子带着一漂亮的女孩(亮色),这比较符合生物学婚配的自然法则,即丑男往往找的是美女,而帅哥的女朋友往往很一般。赖蛋苏笨携一亮色一下子就把人体必需的8种氨基酸囊括了,赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、苯丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸和色氨酸。这里的一亮中的异亮氨酸还真在C4植物研究中发挥着重大作用,它是现在研究的比较火热的C4基因向C3植物转化的催化开关。澳大利亚国立大学的Whitney研究组发现异亮氨酸是15—二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶(RuBisCO)的关键位点。RuBisCO是一种在植物光合作用碳反应固定二氧化碳的酶,或许也是世界上最多的一类酶。

 

研究人员发现转入C4植物基因(RuBisCO的大亚基)的烟草(C3植物)的羧化速率(carboxylation rate)增大,而决定这一转变的关键位点是第309号的异亮氨酸。烟草是一研究背景相对清楚的C3植物,外源基因主要来自黄菊属(Flaveria)的三种不同光合类型的植物,有意思的是,这三种植物包括C3(Flaveria pringlei)C3-C4中间型(Flaveria floridana)C4(Flaveria bidentis)同属菊科植物。选择同属的植物或许可以更清楚的研究C3C4植物光合功能类型的根本差异。

 

作者最后认为,通过在C3植物表达C4的相关基因来增大羧化效率来提高作物产量为认识C3C4植物的结构差异提供了实证案例。他们的论文“Isoleucine 309 acts as a C4 catalytic switch that increases ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase (rubisco) carboxylation rate in Flaveria发表在PNAS

 

相关阅读:

Xing-Hai Zhang’s work: Hybrid Rubisco of tomato large subunits and tobacco small subunits is functional in tobacco plants

 

感谢Professor Whitney发来的文章全文。

pnas201109503_fok55cPART2.pdf

 

 



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