重组藻胆蛋白与高等植物类囊体膜之间能量传递的研究

为了探究藻胆蛋白与高等植物类囊体膜之间的光能传递规律,验证重组藻胆蛋白是否可以与高等植物类囊体膜之间的光能传递,本研究分别提取了重组藻红蛋白、重组藻蓝蛋白以及菠菜和韭菜的类囊体进行混合孵育,然后进行了全波长吸收光谱以及荧光光谱检测。结果显示:混合孵育时间为10~20 min有利于重组藻红蛋白和藻蓝蛋白与类囊体膜结合并进行光能传递,最适混合孵育时间随重组藻胆蛋白和类囊体的种类不同而稍有不同;重组藻红蛋白不能与菠菜或韭菜的类囊体膜直接发生光能传递,但是当体系中添加重组藻蓝蛋白的时候就可以;重组藻蓝蛋白可以与类囊体中的叶绿素a直接进行光能传递,使得叶绿素a的荧光发射峰值显著提升,当藻红蛋白和藻蓝蛋白的比例是1∶2时,光能传递效率较高。本研究为藻胆蛋白在构建新型光合系统中的应用提供实验依据。     

隐藻藻蓝蛋白与类囊体膜的动态结合模型

隐藻藻胆蛋白在类囊体腔中的存在状态始终存在争议,为了深入了解这一问题,作者以含有藻蓝蛋白(PC645)的蓝隐藻(Chroomonas placoidea)活体细胞及充分洗涤过的类囊体膜为材料,测定其室温吸收光谱、荧光谱以及77K低温荧光光谱,并根据光谱数据分析了PC在类囊体腔中的存在状态。结果显示,蓝隐藻的类囊体膜上始终紧密结合着一定量的PC,并且很可能是以PC的β亚基与膜相接触,证实藻胆蛋白在类囊体腔中不是完全游离的,与膜的接触也并非完全无倾向性排布;PC既可将激发能传递给光系统(PS)II,但也可传递给PSI,相较于叶绿素(Chl)a和Chl c,在PSI长波荧光中PC的贡献更明显,而Chl c吸收的光能,更倾向于传递给PSII或者短波长Chl a;蓝隐藻细胞中表现出超比例的PC荧光发射,说明除了结合在膜上的PC外,有一部分PC是游离的,其存在对于隐藻捕光功能来说可能是有冗余的;游离的PC可与类囊体膜重新接触而恢复能量传递功能。根据实验结果以及前人的报道,提出了隐藻藻胆蛋白与类囊体膜的结合是动态的观点,并给出了相应的模型。     

江蓠属藻胆蛋白的研究──Ⅰ 诱变、突变体筛选及藻胆蛋白的光谱特性

用N-甲基-N′-硝基-N-亚硝基胍（MNNG）对龙须菜配子体进行诱变处理，并筛选出色素突变体。又以真江蓠、细基江篱繁枝变型、龙须菜及其突变体为材料进行了藻胞蛋白的提取、纯化及藻胆蛋白光谱特性的研究。结果表明，江蓠属三个物种藻胆蛋白的含量有明显差异，龙须菜的野生型藻体与突变体之间藻胆蛋白含量的差异比不同物种之间的差异更为显著。江蓠属三个物种中藻胆蛋白的吸收光谱中以藻红蛋白（PE）变化最大：细基江蓠繁枝变型PE的吸收光谱有二峰一肩，属Ⅰ型R-PE，而真江蓠和龙须菜的PE的吸收光谱有三个峰，属Ⅱ型R－PE：龙须菜的不同突变型藻体的吸收光谱也有Ⅰ型和Ⅱ型R－PE之分。不同物种藻蓝蛋白也有R－PC和C－PC的差异，异藻蓝蛋白的吸收光谱及三种藻胆蛋白的荧光发射光谱也略有变化。并以光合进化的观点分析了本文的实验结果。     

海水钝顶螺旋藻富硒及其含硒藻蓝蛋白的研究

研究了亚硒酸钠梯度浓度对海水钝顶螺旋藻Spirulina platensis生长及藻胆蛋白含量的影响,对含硒藻蓝蛋白进行分离纯化,得到含硒藻蓝蛋白纯品。结果表明,硒添加浓度小于100mg.L-1时,对藻体生长有一定的促进作用,其生物量、藻蓝蛋白和别藻蓝蛋白含量有增加,藻体硒含量及富硒系数明显高于文献报道的相似条件下的淡水螺旋藻;纯化的含硒藻蓝蛋白溶液在弱光照、低温、pH4—8的范围内稳定性较好;含硒藻蓝蛋白的光谱特性与藻蓝蛋白相比几乎没有差异,紫外与可见光吸收光谱特征吸收峰在280nm和620nm,荧光激发峰在558nm,室温条件下最大荧光发射峰在655nm,说明海水钝顶螺旋藻富集硒后及海水的胁迫对其藻蓝蛋白的光谱特性没有明显影响。     

重组藻蓝蛋白与水稻类囊体膜之间光能传递的初步研究

为了研究藻蓝蛋白和高等植物类囊体膜之间的光能传递,本实验将诱导表达的重组藻蓝蛋白和水稻类囊体混合孵育后,检测其77K荧光发射光谱以及类囊体膜的电子传递速率和光化学量子产量,结果表明重组藻蓝蛋白和水稻类囊体膜光系统Ⅰ之间存在能量传递使得光化学量子产量提高.本研究为利用藻胆蛋白构建新型光合系统提供了理论基础和实验依据.     

藻红蛋白研究进展

高等植物的主要光合色素是叶绿素a和叶绿素b,而红藻、蓝藻和隐藻的光合色素是叶绿素a和藻胆蛋白。藻胆蛋白包括藻红蛋白(Phycoerythrin,PE)、藻蓝蛋白(Phycocyanin,PC)、异藻蓝蛋白(Allophy-cocyanin,APC)和藻红蓝蛋白(Phycoerythrocyanin,PEC)等,氨基酸序列和免疫交叉反应结果显示PEC归于PC之中。它们各有自己独特的吸收光谱和荧光发射光谱。PE,PC,APC在藻体类囊体膜上顺序排列,加上连接蛋白构成藻胆体,其结构如图1所示。藻胆蛋白能高效率地捕获光能并传递给光系统,光能传递的方向为PE→PC→APC→chla。对藻胆蛋白结构与功能…     

江蓠属藻胆体的研究 Ⅱ.藻胆体的荧光光谱特性

报道以青岛野生型龙须菜（ｗｔ）、黄色突变体（ｙｅ１００）、４株绿色突变体（ｇｒ１８０、ｇｒ１８４、ｇｒ１８６、ｇｒ１８８）、委内瑞拉野生型龙须菜（ｌｖ）、南非野生型龙须菜（ｓａ）及真江蓠（ｇａ）为材料,用蔗糖密度梯度离心法得到完整的藻胆体。用５４０ｎｍ激发,野生型的荧光发射峰位于５７８ｎｍ和６７０ｎｍ,相对荧光强度ＦＡＰＢ／ＦＰＥ的比值为１．５０。几种材料的ＰＥ和ＡＰＢ荧光发射峰没有明显区别（不超过２ｎｍ）,但两峰荧光强度比值显著差异。结果显示ｌｖ的ＦＡＰＢ／ＦＰＥ比值最低,只有１．２０,ｇｒ１８６的比值最高,为５．６７,野生型中ｓａ也比较高,为４．７９。用６７０ｎｍ激发,野生型龙须菜的荧光社发光谱有５个峰,分别为４９９ｎｍ、５４０ｎｍ、５６８ｎｍ、６１４ｎｍ、６５０ｎｍ,与其吸收光谱一一对应。野生型和突变体、不同产地龙须菜及真江蓠的荧光发射峰的波长都与其吸收光谱相对应。     

别藻蓝蛋白β亚基基因在莱茵衣藻中重组表达及其对光能传递的影响研究

为了探究别藻蓝蛋白与类囊体膜光合系统之间的光能传递规律,及其与异源类囊体膜光合系统之间光能转移的可能性,本研究构建了含有钝顶节旋藻(Arthrospira platensis)的别藻蓝蛋白β亚基基因(apcB),及合成藻蓝胆素的血红素氧化酶基因(ho)和铁氧还蛋白氧化还原酶基因(pcyA)的转化载体pHyg3-apcB-ho-pcyA,利用玻璃珠转化法将其导入莱茵衣藻中。聚合酶链式反应筛选验证阳性转化藻株,Southern Blot结果表明基因apcB、ho、pcyA成功转化入莱茵衣藻基因组中。而后将转化藻株与对照藻株均置于高光(50μmol·m^-2·s^-1)和低光(25μmol·m^-2·s^-1)条件、白光和绿光条件中培养,并检测别藻蓝蛋白β亚基的表达、总叶绿素含量、77 K低温荧光、光系统表观电子传递效率、生物量变化。结果显示：实时定量PCR分析和Western Blot检测表明外源基因apcB,pcyA和ho均在转基因藻株Cr-ApcBHP中得到了转录表达。高光和低光条件下光系统Ⅱ(PSⅡ)和光...     

钝顶螺旋藻C-藻蓝蛋白分子内不同基团间能量传递的研究

于１９９６年８－１２月,从钝顶螺旋藻中分离纯化Ｃ－藻蓝蛋白,并用荧光光谱法对Ｃ－藻蓝蛋白分子内不同基团间的能量传递进行研究,结果表明,Ｃ－藻蓝蛋白分子内芳香族氨基酸残基能将能量传至与脱辅基蛋白共价结合的色基,从而使色基产生相应的荧光,Ｃ－藻蓝蛋白分子２４０－２４５ｎｍ的荧光激发峰产生于二硫键,它也能将吸收的能量传至色基;同时还发现,溶液状态下的Ｃ－藻蓝蛋白分子内,色氨酸残基可能位于分子内部的疏水区     

条斑紫菜藻胆蛋白性质的研究Ⅲ.不同环境条件下R-藻红蛋白吸收光谱类型的转变

条斑紫菜的R-藻红蛋白在pH:5.8—8.4的几种缓冲液中保存,经过大约4个星期,其吸收光谱由原有的双峰型转变为三峰型;在pH=8.4的聚丙烯酰胺梯度凝胶电泳后或在微量四甲基乙二胺作用下发生了同样的变化。但在变性剂SDS或尿素存在下,吸收光谱中540nm和565nm的峰强度比逐渐改变,直至565nm吸收峰消失,始终没有从双峰型转变为三峰型的迹象。显然,条斑紫菜R-藻红蛋白吸收光谱类型的转变不是变性引起的。     

藻胆蛋白 与绿藻光合膜之间的激发能传递

研究了藻胆蛋白与绿藻光合膜之间激发能传递的关系.发现只有在别藻蓝蛋白存在时,藻红蛋白或藻蓝蛋白才能将其所吸收的光能传递给一起温育的绿藻类囊体光系统Ⅱ.传能效率与藻胆蛋白的种类有关.藻胆蛋白只能将激发能传递给经SDS-PAGE纯化的LHCⅡ,但不能传递给D₂蛋白.     

海水钝顶螺旋藻藻胆蛋白的初步研究

对海水钝顶螺旋藻Spirulina platensis Geitler藻胆蛋白进行分离、纯化及光谱测定,其种类和吸收光谱与淡水钝顶螺旋藻相似。光强和氮源是影响藻胆蛋白的重要因子,低光强可诱导海水钝顶螺旋藻藻胆蛋白含量大幅度(19.7％)增加;氮源不足或缺乏可导致藻胆蛋白大量降解,随后补充氮源则可使藻胆蛋白含量得到恢复,因而证明藻胆蛋白在海水钝顶螺旋藻中亦可起“氮库(nitrogen pool)”的作用。海南三亚室外生产的海水钝顶螺旋藻干品的藻胆蛋白含量随季节呈现周期性变化,光强可能是主要的影响因子。     

钝顶螺旋藻藻胆蛋白的提取及其特性初报

作者采用细胞破碎,等电点沉淀的方法,提取、分离螺旋藻的藻胆蛋白,并在藻胆蛋白中检测到17种氨基酸。文中还研究了在500～700nm波长范围内不同外界因子对藻胆蛋白理化特性的影响,结果表明:(1)不同的pH值,藻胆蛋白液颜色及其吸收光谱的形状和强度不同。当pH为4和5.5时,藻胆蛋白液呈绿蓝色,吸收峰在625nm处,而pH为7,吸收峰移至600nm处,溶液呈蓝色,pH为8.5和10时,出现双峰,分别位于600nm和650nm处。(2)藻胆蛋白热稳定性差,吸收光谱强度随着温度升高而迅速下降。温度在30℃以下,藻胆蛋白较稳定。(3)藻胆蛋白对光照较敏感。(4)10％乙醇、10％蔗糖、1％NaCl对藻胆蛋白均有不同程度的增色效应。     

不同营养方式下藻蓝蛋白对莱茵衣藻光合作用与生长的影响研究

藻蓝蛋白是光合蓝藻重要捕光天线藻胆体的主要组成部分,它能够帮助蓝藻吸收绿色光合生物难以利用的波长范围内的光,为了探究重组藻蓝蛋白对绿色植物光合作用的影响,本研究比较了在光合自养和混合营养两种营养方式下重组表达藻蓝蛋白的莱茵衣藻的光合作用与生长情况。结果表明：表达了藻蓝蛋白的莱茵衣藻中存在着从藻蓝蛋白到光合反应中心的光能传递。光合自养条件下,藻蓝蛋白能够显著促进莱茵衣藻的光合作用与生长;混合营养生长时,藻蓝蛋白也能够促进莱茵衣藻的光合作用,但效果不如光合自养条件下显著。     

红藻藻胆蛋白的分离与鉴定

植物的光合器官通常含有叶绿素、类胡罗卜素和藻胆蛋白三类色素。藻胆蛋白主要包括藻红蛋白、藻蓝蛋白和变藻蓝蛋白。藻胆蛋白是水溶性的,这些蛋白质以共价键与发色团相连。R代表红藻纲,C代表蓝藻纲。 藻胆蛋白主要分布在蓝藻、红藻和隐藻中,是光合作用的辅助色素,当藻红蛋白吸收了光能后,将能量传递给藻蓝蛋白,然后经过变藻蓝蛋白传递给叶绿素a以进行光合作用。因而,藻胆蛋白是进行光合作用的主要光接受器。     

紫球藻两种藻红蛋白特性的比较研究——γ亚基在稳定藻红蛋白结构方面的作用

从紫球藻中分离纯化两种藻红蛋白（B－藻红蛋白和b-藻红蛋白），对它们的吸收光谱和电泳图谱进行比较研究。结果表明，尽管电泳图谱与文献报道的相同，但b-藻红蛋白的吸收光谱与文献报道的有较大的差别，表现在本研究发现b-藻红蛋白在545nm处有一吸收峰。在565nm处仅有一个吸收肩峰，而不是文献中报道的在545nm和565nm无前独立的吸收峰。通过比较B－藻红蛋白和b-藻红蛋白在不完全变性条件下的电泳图谱，发现B－藻红蛋白比b-藻红蛋白要稳定的多，进一步分析认为这主要是因为B－藻红蛋白含有γ亚基，而b-藻红蛋白不含有γ亚基，因为此为γ亚基有稳定分子的作用。     

利用多功能裂合酶CpcE/F合成非天然重组藻胆蛋白

藻胆蛋白裂合酶是催化藻胆色素与脱辅基藻胆蛋白亚基共价连接的裂合酶,在藻胆蛋白的生物合成途径中发挥着重要作用。本实验以藻蓝蛋白裂合酶Cpc E/F为研究对象,采用基因工程组合表达技术,构建了pCDFDuet-apcA-cpcE/F-hox1-pebS、pCDFDuet-pecA-cpcE/F-hox1-pebS等重组质粒,并导入大肠杆菌中,在IPTG的诱导下,成功表达得到两种非天然藻胆蛋白ApcA-PEB和PecA-PEB,这表明Cpc E/F不仅可以催化藻蓝胆素和脱辅基藻蓝蛋白的结合,还可以催化藻红胆素(PEB)与别藻蓝蛋白α-亚基(ApcA)和藻红蓝蛋白α-亚基(PecA)的结合,因此是一种多功能的裂合酶。根据重组产物的光谱特征峰分析发现,ApcA-PEB和PecA-PEB作为两种非天然存在的重组藻胆蛋白,具有与对应天然藻胆蛋白有着相近的特征吸收光谱和荧光发射峰,但同时具有明显的波长偏移并伴有色素异化现象,其光谱学性质主要由其所携带的色素基团决定。另外,荧光寿命衰减分析发现,不同脱辅基蛋白对于重组藻胆蛋白的光谱稳定性具有重要的影响。     

蓝隐藻藻蓝蛋白结构与功能稳定性研究

以蓝隐藻(Chroomonas placiodea)藻蓝蛋白 PC-645为材料,通过改变环境 pH 和尿素质量浓度,监测其变性和复性过程中特征荧光谱和吸收谱的动力学变化,以期了解隐藻藻蓝蛋白的色基和蛋白结构稳定性及其与功能的关系。结果表明, PC-645在很宽的 pH 范围和一定质量浓度的尿素中维持结构和功能的稳定,空间结构具有很强的柔性。pH诱导的 PC-645蛋白构象与功能变化可分为3个不同的区段。(1)稳定区(pH 3.5~7)：吸收和荧光光谱都比较稳定,显示蛋白质构象和功能在此区域都保持正常。(2)次稳定区(pH 7~10)：光吸收依然保持平稳,亚基内部的色基的状态和疏水微环境都没有改变,但荧光传递效率降低,可能是由亚基表面局部构象变化、解离(四级结构变化)或者色素基团间的空间距离变化引起。(3)不稳定区(pH<3.5和 pH>10),吸光度和荧光强度都呈快速下降,色基在近紫外和可见光区的吸收峰位变动,蛋白构象处于快速崩溃期。PC-645在酸性条件下的稳定性高于在碱性环境下,是与隐藻藻蓝蛋白所处的特殊环境及生理功能相适应的。     

钝顶螺旋藻C-藻蓝蛋白和多管藻R-藻红蛋白的分离纯化及摩尔消光系数的测定

１９９３年１１月～１９９４年１月用简单的羟基磷灰石柱层析法从多管藻中分 离纯化了Ｒ－藻红蛋白和从钝顶螺旋藻中纯化了Ｃ－藻蓝蛋白，它们的纯度（指可见 光部分的最大吸收与 ２８０ｎｍ处吸收值之比）可分别达到 ６（Ｒ－藻红蛋白）和 ５． ５（Ｃ－ 藻蓝蛋白）。由于不同藻种的同种藻胆蛋白的摩尔消光系数不同，所以应用凯氏定 氮法并结合可见光的吸收值测定了上述两种藻胆蛋白的摩尔消光系数，钝顶螺旋 藻Ｃ－藻蓝蛋白为１．８５３ × １０６ｍｏｌ－１ｃｍ－１（６２０ｎｍ），多管藻Ｒ－藻红蛋白为１．７９６ × １０６ｍｏｌ－１ｃｍ－１（４９８ｎｍ），为藻胆蛋白的浓度测定提供了方便。     

小珊瑚藻藻红蛋白提取及其稳定性研究

以羟基磷灰石柱层析法从小珊瑚藻(Corallinapilulifera)中提取出藻红蛋白,其纯度可达A565/A280大于3,得率为0.173g/kg。该藻红蛋白在498nm和565nm处有两处荧光激发峰,为双峰型。荧光发射光谱检测表明藻红蛋白在pH5.0~10.0溶液中具有较高的稳定性,其中以pH6.0和pH10.0的稳定性最高。该藻红蛋白对光照敏感,光照度800lx照射17h后荧光基本消失。对氧化剂(H2O2)敏感,在9℃以0.1%的H2O2处理24h,荧光基本消失。藻红蛋白不耐高温,80℃处理0.5h,导致蛋白液褪色,荧光消失。