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数量:16 (1)DOI: 10.37532 / 0974 - 7435.2020.16 (1) .199

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评估现有的和额外的策略提高光合作用固定CO2和消除二磷酸核酮糖羧化酶加氧酶的活动

*通信:

Adhiakarla年代饶
部门生物技术(荣誉),Bharathidasan大学Tiruchirappalli,泰米尔纳德邦,印度
电子邮件:asraobio@gmail.com

文摘

研究人员需要了解二磷酸核酮糖羧化酶的功能作为储存蛋白,除了其酶的功能,同样的被强调。新的投机策略建议旨在补充/加速现有的策略。因此,研究二磷酸核酮糖羧化酶等酶序列即;加氧酶、氧化酶类、其他羧化酶和氧气/二氧化碳携带血红蛋白一直强调。此外,叶绿体中克隆相关基因的方法是建议,不再需要创建花环结构。虽然实现的终极目标是长期自然投机/理论策略建议将在短期内推动我们目前所了解的植物代谢尤其是与光合作用和photorespiratory通路和操纵其他通路/酶以期望的方式。

关键字

二磷酸核酮糖羧化酶;光合作用;光呼吸;加氧酶、氧化酶类;羧化酶

介绍

昔时科学家去说的程度,“第二次绿色革命的种子,在于消除光呼吸”。虽然这一厢情愿的视力尚未意识到,从那时起直到现在,情况有了很大的变化。特别是最近times-strategies增强光合作用固定,操纵二磷酸核酮糖羧化酶,减少光呼吸的重要性,光呼吸和理解等已经改变了很多。因此,存在信息高度投机策略没有尝试和已尝试在不同程度和仍在继续。即使他们来实现,它是在长期的1- - - - - -9]。尽管投机策略已经建议他们沉默寡言对以下几点:

一个)。二磷酸核酮糖羧化酶不仅是有限公司₂固定酶但充当存储蛋白质。这一点似乎忽视/降级。在衰老,二磷酸核酮糖羧化酶是降解和生成的氨基酸等和/或代谢返工后转移通过韧皮部作为氮源,碳,硫发展中谷物/种子[10]。

因此某些策略已经推测需要反思。

B)。虽然二磷酸核酮糖羧化酶展品缓慢催化和无法区分有限公司₂和O₂,但与此同时,要注意的是,它是最丰富的酶。其丰富的原因是上面所提到的,它作为存储蛋白质在粮食开发利用。因此,对于一种酶,这种酶是如此丰富,可能不需要高催化效率。换句话说,如果一种酶是催化地非常有效,没有必要在这种大量出现。二磷酸核酮糖羧化酶的大量减少,它作为存储蛋白质的角色会受到影响,可能导致作物产量降低10]。以防丰度保持不变和催化效率也非常高,很难想象植物的周末的增长率,营养和水分利用率、生物和经济收益,等等。

C)。唯一点昔时的光呼吸过程的条件下,它可以保护植物免受photo-inhibition光强度高,高温、水压力,等等。但是现在至关重要被归因于光呼吸,和反应负责这个归因是甘氨酸转化为丝氨酸在线粒体中四氢呋喃(四氢叶酸)转化为methylene-THF [11,12]。四氢呋喃是一个碳代谢密切相关,很多不可缺少的主要代谢网络,因此photorespiratory过程是不可避免的,至少在某种程度上在所有的植物13- - - - - -15]。反映一个事实是,在甘氨酸,丝氨酸的转换,都有限公司₂和NH₃被释放。然而,尽管氨显然完全断代相当大的公司₂是输了。从理论上讲,可能是二氧化碳和氨在线粒体释放光呼吸可以合并在一个[氨基甲酰磷酸合酶类型的反应,从而节省二氧化碳和氨。但是没有这样的事件发生在进化。似乎没有人试图克隆[氨基甲酰磷酸合成酶(I和II)基因导致线粒体,看看结果。

投机的评论后,部分实验策略上面所提到的,以下附加和延续现有的策略建议,实现上述目标。:

我。二磷酸核酮糖羧化酶大亚基有两个公司₂绑定sites-activation网站只有有限公司₂结合和底物结合位点,O₂与公司竞争₂和大型单元不能区分这两种。因此氨基酸序列和激活站点需要在更多的植物和生物,学习更深入地比较和对比substrate-binding网站为了做出决定合适的氨基酸替换substrate-binding网站使它完全特定的有限公司₂。

蛋白质工程Rubisco-particularly大型sub-unit-needs做大规模破译特异性。例如,在枯草杆菌蛋白酶酶蛋白质,50%以上的蛋白质的氨基酸突变,和它的性质和功能研究的几个方面16]。因此,大规模突变需要二磷酸核酮糖羧化酶的研究。

二世。此外,众所周知,激活网站是不一样的在所有的植物,但可以不同。因此,研究催化剂有限公司₂结合位点在不同的植物可以把相当大的独家特异性有限公司₂。不仅大单元,但即便是一个小亚基二磷酸核酮糖羧化酶还可以绑定到公司₂独自一人(17,18]。因此这些绑定网站还需要继续研究。也知道一个大单元本身不需要固定的小亚基可以促进有限公司₂。因此小单元的序列和角色需要批判性的研究。

三世。在极端的,有二磷酸核酮糖羧化酶(RLP)不像蛋白质催化或羧化酶加氧酶反应(19]。因此他们的蛋白质序列可能产生有用的信息关于公司绑定的₂和O₂,可用于二磷酸核酮糖羧化酶的操作。

第四。需要更大的努力和开箱即用的思维理解的自然多样性二磷酸核酮糖羧化酶的催化性质,因此认为修改酶的氨基酸序列。自然多样性是现有是清楚地表明,进化发生(19,20.]。因此二磷酸核酮糖羧化酶序列相比,必须从各种各样的生物和各种各样的环境中,有一个需要更多的二磷酸核酮糖羧化酶的从上面的排序情况。

各种蛋白质不仅表明,序列的测序研究低相似但即使序列相似度高达90%可以显示巨大的催化活性的差异。因此需要扫描序列相应了解必要的氨基酸的修改。

除了,尝试修改避免加氧酶的催化部位的活动,创造一个融合的新方法/混合蛋白质二磷酸核酮糖羧化酶即。二磷酸核酮糖羧化酶大单元部分由另一suitabsle代替低聚糖/多肽序列可能导致完全约束力有限公司₂,避免氧气可能尝试。这样的合适的多肽序列可能是序列的搜索现有的独家羧化酶。做几个这样的融合/杂交组合和筛选他们应该尝试。融合蛋白在进化性质,例如,丙酰Co-A合酶(21]。人应该乐观地认为,应该有一些多肽序列,可以区分有限公司₂和O₂可以用来做一个融合/混合二磷酸核酮糖羧化酶蛋白质。在现实中,酶是绝对有特定的底物(s),与广泛的特异性和酶底物。因此,从理论上讲,它是合理的推测上述特异性的本质理解的可能性,因此认为操纵一种酶/期望的特异性改变。

已经有人尝试去理解羧化酶的机制除了二磷酸核酮糖羧化酶(8,22,23]。然而,根本区别与这些羧化酶是生物素协同因素相关的。这是带着公司的辅助因子的一部分₂附近除了氨基酸的影响。除了使用这个信息,有必要研究蛋白质序列的生物素羧化酶独立做出决策。似乎有用的信息只有一个生物素独立的羧化酶是可用的。

植物基因组拥有一个庞大且多样的mono -和di-oxygenases专门结合氧气。这些酶也存在于其他生物(24)一些加氧酶的序列信息是可用的,并有进一步需要序列尽可能多的mono和di-oxygenases到达素网站的正确理解。基于上述信息策略由于诱变素/二磷酸核酮糖羧化酶的催化部位的设计可以消除加氧酶的活动。羧化酶的情况下,都是辅助因子依赖和独立oxygenases-Co-factor亚铁血红素。然而,正如上面提到的,有特定的和各种各样的加氧酶。同样,有一个多样的氧化酶类,使用氧气作为底物(25- - - - - -27]。血红蛋白和肌红蛋白,血红素铁蛋白,可以绑定两个氧气和有限公司₂。因此了解上述蛋白质对氧气和/或公司₂绑定可以照亮氧气和有限的特异性₂结合位点。几百的上述酶序列在蛋白质序列数据库中可用。这些序列可能为进一步了解和分析,上述酶的数量可能从不同的生物测序获得的见解关于操纵二磷酸核酮糖羧化酶。

叶绿体基因工程的技术开发(12]。因此克隆的可能性最低要求C4基因植入C3植物可能试图减少光呼吸不需要创建一个克兰兹解剖学并保持原来的二磷酸核酮糖羧化酶循环完好无损。

执行成果的可行性的建议策略——在早些时候猜测策略,只有时间说,但需要努力在过去与其他猜测的问题作为一个智力高度挑战性的一个潜在的巨大的进步生物化学和生物技术长期和人类福利。

结束语

消耗自然资源和预测全球人口的持续增长和负面影响的担忧气候变化对农业,提高粮食产量严重的压力在未来的几十年。因此,需要短期和长期策略和建议。毫无疑问,建议策略的复杂性是艰巨但迫切需要加强全球粮食产量。因此,直到最终的目标是实现所有策略需要探索。现在的理解和未来的进步分子生物学和基因工程和蛋白质序列数据库加上现有信息提供一个合理的基础工作建议长期策略与乐观。在追求的建议策略必须理解二磷酸核酮糖羧化酶的功能作为储存蛋白;光呼吸的假定的重要作用;结合位点有限公司独有的性质₂和独有O₂在一些酶/蛋白质和邻近地区的影响在衬底上的蛋白质绑定亲和力。虽然初步和短期实验/可以在任何水平,实现所需的最终目标,有必要采取的实验场水平并记录植物生长参数和产量和品质参数数据来评估战略追求的结果。

符合道德标准

这是一个理论的论文,没有资金。因此没有任何实验,得到伦理委员会的批准。

相互竞争的利益

Adhikarla年代饶是唯一作者,和手稿内容没有利益冲突。

引用

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