Главная » Просмотр файлов » Диссертация

Диссертация (1145822), страница 2

Файл №1145822 Диссертация (Структура и функции сигнальных белков PII у одноклеточных зеленых водорослей Chlamydomonas reinhardtii и Chlorella variabilis) 2 страницаДиссертация (1145822) страница 22019-06-29СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Одноклеточные зеленые водоросли Chlamydomonas reinhardtii и Chlorellavariabilis имеют сигнальные белки из семейства PII, которые принадлежат ксубсемейству GlnB.2. PII-белки C. reinhardtii и C. variabilis локализованы в хлоропластах, формируютгомотримеры и контролируют фермент N-ацетил-L-глутаматкиназу (NAGK),который регулирует синтез аргинина.73. PII-белки C. reinhardtii и C. variabilis содержат дополнительный участок на Сконце, Q-петлю, с помощью которой связывают глутамин и регулируютактивность NAGK по глутамин-зависимому механизму.Апробация работы.

Материалы диссертации доложены и обсуждены наVII Съезде Общества физиологов растений России «Физиология растений –фундаментальная основа экологии и инновационных биотехнологий» (НижнийНовгород, 2011),молекулярнойВсероссийскойна XV международной конференции по клеточной ибиологиинаучнойChlamydomonas(Потсдам,конференциисГермания,международным2012),научастием«Инновационные направления современной физиологии растений» (Москва,2013), на VIII Съезде ОФР России и Всероссийской научной конференции«Растения в условиях глобальных и локальных природно-климатических иантропогенных воздействий» (Петрозаводск, 2015).По теме диссертации опубликовано 4 статьи в журналах из перечня ВАК РФи цитируемых в РИНЦ, Scopus, Web of Science.Объем и структура диссертационной работы.

Диссертация изложена на123 страницах, состоит из введения, обзора литературы, 3 глав собственныхисследований, заключения, выводов, списка сокращений, списка литературы.Список литературы включает в себя 126 источников, в том числе 125 наиностранном языке. Диссертация иллюстрирована 2 таблицами и 37 рисунками.8ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ1.1.

Распространенность белков PII в природеСигнальные белки PII составляют одно из самых обширных семействсигнальных белков в природе. Растущий с каждым годом объем данных посеквенированию указывает на то, что представители этого семейства широкораспространены и консервативны в геномах как прокариотических, так ифототрофныхэукариотическихорганизмов.Нередкоупрокариотонипредставлены несколькими паралогами, выполняющими различающиеся функциив регуляции процессов метаболизма азота и углерода.

На сегодняшний деньвыделяют четыре субсемейства PII-белков - GlnB, GlnK, NifI и PII-NG. БелкиGlnB и GlnK представлены у многих прокариот, они сходны по структуре и ихфункциимогутчастичноперекрываться.Примечательно,чтофотосинтезирующие организмы, цианобактерии и растения имеют, как правило,одного GlnB-гомолога PII (Sant’Anna et al., 2009; Osanai и Tanaka, 2007),представленного у некоторых цианобактерий двумя паралогами (Laichoubi et al.,2011).

Для многих бактерий характерна консервативная колокализация в геномахи совместная транскрипция представителей субсемейства GlnB с генами glnA илиnadE, кодирующими глутаминситетазу (GS) и глутамин-гидролизующую синтазуНАД+ (Arconde´guy et al., 2001). В то же время GlnK-белки из семейства PIIкотранскрибируются и напрямую взаимодействуют с транспортером аммонияAmtB (Forchhammer, 2008; Sant’Anna et al., 2009; Leigh и Dodsworth, 2007). В рядеслучаев паралоги GlnK называют GlnZ (Azospirillum braziliense) или GlnJ(Rhodospirillum rubrum). Распространение белков другого субсемейства – NifI,ограничиваетсяазотфиксирующимиархеямиинекоторымианаэробнымибактериями, а их функция заключается в контроле активности динитрогеназы(Leigh и Dodsworth, 2007).

Относительно недавно биоинформационный анализпозволил выявить новое субсемействоPII-белков, названноеPII-NG, упредставителей которого отсутствуют высоко консервативные характерныепаттерны PROSITE. Примечательным является совместная локализация в геномах9генов PII-NG сгенами транспортеров тяжелых металлов, хотя достовернофункции белков PII-NG до сих пор не установлены (Sant’Anna et al., 2009).Некоторое время назад GlnB-гомологи были выявлены в геномах такиходноклеточных зеленых водорослей как Chlamydomonas reinhardtii (для которойранее сообщалось об отсутствии этого белка (Osanai и Tanaka, 2007), Micromonaspusilla, Volvox carteri, Selenastrum minutum (Uhrig et al., 2009).

Примечательно, чтоу растений и зеленых водорослей гены, кодирующие PII, находятся в ядерномгеноме, хотя сами белки локализованы в хлоропласте (Hsieh et al., 1998; Smith etal., 2004; Chen et al., 2006), тогда как у красных водорослей белки PIIзакодированы в хлоропластном геноме (Uhrig et al., 2009).Т.о., представители этого семейства сигнальных белков обнаружены во всехтрех доменах жизни – у бактерий, многих архей и в хлоропластах растений.Однако, несмотря на высокую степень гомологии, свойства и функции этихбелков могут существенно отличаться у разных организмов.1.2.

PII бактерий1.2.1. Грамотрицательные бактерииγ-Протеобактерии. Белок PII впервые обнаружен при изучении регуляцииглутаминсинтетазы (GS) у E.coli путем аденилирования/деаденилирования взависимости от доступности азота в среде (Shapiro, 1969). Впоследствииоказалось, что он является одним из наиболее консервативных белков у бактерийи играет значительную роль в регуляции метаболизма азота у разныхпредставителей.Организмы используют два основных способа ассимиляции аммония, такиекакглутаминсинтетазный/глутаматсинтетазный(GS/GOGAT)путьиглутаматдегидрогеназный (GDH). Выбор пути ассимиляции аммония зависит отего концентрации в среде (Reitzer, 2003).

Несмотря на большую энергетическуюэффективность второго пути, глутаматдегидрогеназа имеет низкое сродство каммонию (Km более 1 мМ) и, по-видимому, неэффективна в условиях недостатка10азота.Вэтихусловияхфункционируетсистемаглутаминсинтетаза/глутаматсинтетаза (GS/GOGAT) с использованием 1 М АТФна каждый моль аммония (Ермилова, 2012). Реакцию присоединения аммония куглеродному цитоскелету осуществляет фермент глутаминсинтетаза (GS), врезультате чего образуется глутамин, который далее может вступать во второйциклобразованияглутамата,катализируемыйглутамат-2-оксоглутарат-аминотрансферазой (GOGAT).Глутамат + АТФ +NH3глутамин + АДФ +РО42- (GS)Глутамин + 2-оксоглутарат + НАДФН2глутамат + НАДФ+ (GOGAT)При концентрациях аммония выше 1 мМ работает глутаматдегидрогеназа,катализирующая следующую реакцию:2-оксоглутарат + NH3 + НАДФНглутамат + НАДФ+ (GDH)Регуляция GS у бактерий осуществляется как на транскрипционном, так ина посттранскрипционном уровнях.

У энтеробактерий (E.coli) каталитическаяактивностьэтогоферментарегулируетсяпутемобратимойковалентноймодификации бифункциональным ферментом аденилилтрансферазой (AT) взависимости от доступности азота (Reitzer, 2003), а этот фермент, в свою очередь,контролируется сигнальным белком PII (Shapiro, 1969).Азотный статус клетки воспринимается уридилтрансферазой, в качествесигнала для которой служит абсолютная концентрация глутамина. Высокиеконцентрацииглутаминастимулируютгидролазнуюактивностьуридилтрансферазы, что приводит к деуридилированию PII-УМФ, в то время какнизкие концентрации глутамина стимулируют трансферазную активность этогофермента и происходит уридилирование PII.

Принято считать, что глутаминприсоединяется к единственному сайту на уридилтрансферазе, с которого онконтролирует обе активности. Таким образом, немодифицированная форма PII вклетках свидетельствует о достаточном количестве азота (низкое соотношение 2оксоглутарат/глутамин),тогдакакмодифицированнаяформа,PII-УМФ,сигнализирует о недостатке азота в клетках (высокое соотношение 2оксоглутарат/глутамин). От PII сигнал далее поступает на аденилилтрансферазу11(АТ) - фермент, регулирующий активность GS. 2-оксоглутарат (2-ОГ) в клеткахвыступает в качестве основного сигнала углерода. На тримере, формируемомсубъединицами белка PII, имеется три участка для связывания 2-ОГ, которыйвлияет на возможность взаимодействия PII с NtrB.

Сигнал от PII поступает нарегуляторный белок NtrC через киназу/фосфотазу NtrB, активируя фосфатазнуюактивность последней (Pioszak et al., 2000). Высокие концентрации 2-ОГблокируют присоединение PII к NtrB, приводя к снижению фосфатазной истимуляции киназной активности белка NtrB, в результате чего регулятор NtrCфосфорилируется и активирует транскрипцию Ntr-регулируемых генов.

Низкиеуровни 2-ОГ, напротив, стимулируют взаимодействие PII с NtrB, что ингибируеткиназную и активирует фосфатазную активность белка. Нефосфорилированныйбелок-регулятор не активирует транскрипцию соответствующего оперона.В геноме E.coli идентифицировано 2 гена, кодирующих представителейсемейства белка PII (glnB и glnK). Примечательно, что для glnB была показанаконститутивная транскрипция, а транскрипция glnK индуцируется в ответ наазотное голодание регулятором NtrC. Белки GlnB и GlnK имеют 67%-нуюидентичность аминокислотных последовательностей и сходные биохимическиеактивности. Эти белки могут образовывать гетеротримеры, свойства которых, повидимому, отличаются от свойств гомотримеров, и считается, что этот механизмиспользуется бактериальными клетками для более тонкого контроля метаболизмаазота при разных внешних условиях (van Heeswijk et al., 2000).

Так, при переносеэнтеробактерий из богатой азотом среды в бедную в клетках преобладает белокGlnB, тогда как при длительном культивировании бактерий в среде с низкимсодержанием азота – белок GlnK. Кроме того, GlnK способен связываться странспортером с высоким сродством к аммонию (AmtB) и регулировать егоактивность в зависимости от ковалентной модификации (инактивация АmtB привысокой концентрации аммония в среде) (Coutts et al., 2002; Javelle et al., 2004;Ермилова , 2012).В связи с тем, что PII энтеробактерий достаточно хорошо охарактеризованна молекулярном уровне, на примере E.coli будут рассмотрены особенности12структурной организации и общие регуляторные способности этих белков.Бактериальные PII представляют собой (гомо)тримерные белки из субъединиц смолекулярной массой порядка 12-13 кДа, характеризующиеся достаточно высококонсервативной трехмерной структурой (риcунок 1).Рисунок 1.

Характеристики

Список файлов диссертации

Структура и функции сигнальных белков PII у одноклеточных зеленых водорослей Chlamydomonas reinhardtii и Chlorella variabilis
Свежие статьи
Популярно сейчас
А знаете ли Вы, что из года в год задания практически не меняются? Математика, преподаваемая в учебных заведениях, никак не менялась минимум 30 лет. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6489
Авторов
на СтудИзбе
303
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее