操纵细胞CaM活性对转基因烟草谷胱甘肽和抗坏血酸代谢的影响

摘要

本文以诱导表达细胞质CaM的转基因烟草H1-1C和H1-2C为实验材料，研究了操纵细胞CaM活性对谷胱甘肽和抗坏血酸代谢的影响。 本实验的结果主要分为三个部分： 第一部分利用改进的磷酸二酯酶法测定经过筛选的能良好诱导表达细胞质CaM的两个转基因烟草株系H1-1C和H1-2C的CaM活性。一方面研究经过Tc诱导后转基因烟草中谷胱甘肽含量的变化，同时对经过Tc诱导后的转基因烟草施加外源CaM抑制剂处理，测定转基因烟草中谷胱甘肽含量的变化。结果证实：与未转化的亲本材料HO-2020相比，经过Tc诱导后，转基因烟草株系H1-1C和H1-2C的CaM的活性显著上调，伴随着CaM活性的上调，两个转基因烟草的总谷胱甘肽含量也显著上升，CaM活性上调幅度大的转基因烟草株系，其谷胱甘肽含量的上升幅度也比较大(如H1-1C)；对经Tc诱导后的转基因烟草H1-1C和H1-2C施加外源CaM抑制剂后，随着CaM活性的下降，谷胱甘肽的含量也出现相应的下降趋势。这就暗示了CaM活性影响着烟草中谷胱甘肽代谢。 第二部分在第一部分结果的基础上进一步研究CaM对影响谷胱甘肽生物合成的两个重要限制因素——半胱氨酸含量和γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶活性的调控。结果表明：与未转化的对照HO-2020相比，经过Tc诱导后，转基因烟草株系H1-1C和H1-2C的半胱氨酸含量以及γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶活性显著上升，而当对经Tc诱导后的转基因烟草H1-1C和H1-2C施加外源CaM抑制剂后，半胱氨酸含量随着CaM活性的降低而增加，γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶活性随着CaM活性的降低而降低。在实验中我们还发现，无论对转基因烟草进行Tc诱导，或是经过Tc诱导后施加外源CaM抑制剂处理，控制半胱氨酸生物合成的关键酶O-乙酰丝氨酸硫解酶(OAS-TL)都表现出和半胱氨酸相同的变化趋势。 第三部分进一步研究了CaM对反映细胞氧化还原状态的GSH/GSSG和ASA/DHA的调控，结果表明经Tc诱导后的转基因烟草总抗坏血酸含量显著上升；而对经Tc诱导的转基因烟草施加外源CaM抑制剂后，总抗坏血酸含量显著下降。另外CaM对谷胱甘肽-抗坏血酸循环中的两个关键酶，即谷胱甘肽还原酶(GR)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)也具有调控作用，因此我们推论CaM通过对GR和APX的调控，实现对反映细胞氧化还原状态的GSH/GSSG和ASA/DHA的调控。 以上研究结果表明，CaM在转基因烟草谷胱甘肽代谢中，通过对谷胱甘肽生物合成过程的两个限制因素——半胱氨酸和γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶的调控，实现对谷胱甘肽代谢的调控。同时CaM对抗坏血酸-谷胱甘肽循环中具有重要作用的谷胱甘肽还原酶(GR)、抗坏血酸专一性过氧化物酶(APX)也具有调控作用，以此调节细胞氧化还原状态，即GSH/GSSG和ASA/DHA的比例。

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缩写表

摘要

Ⅰ引言

Ⅱ材料和方法

Ⅲ实验结果

Ⅳ讨论

结束语

参考文献

致谢