植物类囊体膜蛋白磷酸化的生理功能及其调控机制

【摘要】：自发现叶绿体蛋白磷酸化现象以来，对类囊体膜蛋白磷酸化的研究取得了一定进展，光通过类囊体膜上电子传递体氧化还原状态调节类囊体膜蛋白磷酸化，类囊体膜蛋白磷酸化信号传递路径中的激酶开始呈现，但其调控机制和生理功能至今未被完全阐明。 为了对类囊体膜蛋白磷酸化调控机制进行讨论，我们检测不同光强和温度处理的TMV病毒感染和正常烟草叶片中类囊体膜蛋白的磷酸化水平、质体醌库的氧化还原状态和激酶的蛋白水平。采用Western杂交分析，我们发现TMV病毒会改变PSⅡ蛋白和LHCⅡ蛋白的磷酸化，且对其影响复杂。病毒感染对不同亚基蛋白磷酸化的影响有差异，不同条件下对于同种蛋白磷酸化的影响也不同。表现如下：(a)在任何条件下TMV病毒感染叶片中PSⅡ反应中心蛋白D1和D2的磷酸化水平均下降；(b)PSⅡ核心蛋白CP43的磷酸化水平在生长条件、高温和低温下均高于正常，暗置、低光和中光下与正常的相近，而高光下又明显低于正常；除了高温，LHCⅡ蛋白磷酸化水平在其它条件下均低于正常。 叶绿素室温荧光分析显示，各种光强和温度下TMV感染叶片中质体醌库的还原性均小于正常。这可能与特定条件下TMV感染导致类囊体膜蛋白磷酸化水平下降有关。 新近发现了五种与类囊体膜蛋白磷酸相关的激酶TAK1、TAK2、TAK3、STN7和STN8。我们用小肽抗体结合Western杂交对两种叶片中五种激酶的蛋白水平进行了分析。研究发现：正常叶片中五种激酶量均随光强和温度的变化而改变，表明激酶的蛋白水平受光强和温度调节。除TAK2／TAK3外，激酶对变化温度和光强的响应也各不相同，暗示五种激酶(TAK2和TAK3除外)分别受不同的机制调控。TMV病毒感染导致了PSⅡ蛋白磷酸化相关激酶STN8以及LHCⅡ蛋白磷酸化相关激酶TAK1、TAK2和TAK3的蛋白水平的下降。相反，与LHCⅡ蛋白磷酸化相关激酶STN7的蛋白水平升高，后者可能与多数条件下TMV感染导致LHCⅡ蛋白磷酸化水平升高有关。