【摘 要】
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光合作用是生物圈中最主要的能源获取方式,是能量循环的枢纽。叶绿素是最广泛的光合作用色素,起到太阳能的捕获、转换和传递。叶绿素的生物合成是一个复杂而又精确的过程,以ALA(5-氨基酮戊酸)为四吡咯合成的前体,经过8步酶促反应形成关键化合物—原卟啉IX,以原卟啉IX为关键点分为两条途径:叶绿素合成途径和血红素合成途径。被镁螯合酶等7步酶促反应催化后,原卟啉IX生成叶绿素a。光依赖性原叶绿素氧化还原酶(
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光合作用是生物圈中最主要的能源获取方式,是能量循环的枢纽。叶绿素是最广泛的光合作用色素,起到太阳能的捕获、转换和传递。叶绿素的生物合成是一个复杂而又精确的过程,以ALA(5-氨基酮戊酸)为四吡咯合成的前体,经过8步酶促反应形成关键化合物—原卟啉IX,以原卟啉IX为关键点分为两条途径:叶绿素合成途径和血红素合成途径。被镁螯合酶等7步酶促反应催化后,原卟啉IX生成叶绿素a。光依赖性原叶绿素氧化还原酶(Lightdependent protochlorophyllide oxidoreductase,LPOR,EC 1.3.1.33)在叶绿素合成途径中起关键作用。LPOR催化需要光和辅酶NADPH,使底物原叶绿素酸酯的C17=18双键被还原成单键,生成叶绿素酸酯。本论文采用生物大分子晶体学的方法,研究了集胞藻Synechocystis sp.PCC6803和嗜热聚球藻Thermosynechococcus elongatus的LPOR(SyLPOR和TeLPOR)的晶体结构和分子机理。本实验分别将这两个基因进行表达载体的构建,获得重组载体,分别转入大肠杆菌细胞中进行异源表达;通过镍离子亲和层析以及凝胶过滤层析,获得了纯度较高、状态稳定的重组蛋白;通过气相扩散法获得了两个蛋白分别与NADPH形成的二元复合物晶体,得到了2.2?(SyLPOR)和2.4?(TeLPOR)的衍射数据;通过MR(分子置换法)解析了它们的晶体结构。结果表明一个不对称单位由两个单体蛋白通过非共价键作用力形成,每个单体蛋白分别结合一个NADPH分子。底物口袋紧邻NADPH的烟酰胺基团。这两个结构高度相似,但螺旋G存在差异,提示在底物结合过程中螺旋G及其附近区域有显著的构象变化。此外,结构分析揭示了反应过程中的质子传递链。
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