During the 60s and 70s numerous stu

During the 60s and 70s numerous studies have reported that the activity of four CBC enzymes was regulated by light (reviewed in Buchanan, 1980, 1991; Schürmann and Jacquot, 2000; Lemaire et al., 2007; Schürmann and Buchanan, 2008; Buchanan et al., 2012). These enzymes were phosphoribulokinase (PRK), glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH), fructose-1,6-bisphosphatase (FBPase), and sedoheptulose-1,7-bisphosphatase (SBPase) (Figure ​(Figure1).1). These four enzymes were found to have a low activity in the dark and to be activated under illumination. During the same period, a similar regulation was reported for NADP-malate dehydrogenase (NADP-MDH) (Johnson and Hatch, 1970) and chloroplast ATP synthase (McKinney et al., 1978, 1979). NADP-MDH is involved in CO2 fixation in C4 plants and in the export of excess reducing power from the chloroplast in C3 plants while chloroplast ATP synthase produces ATP equivalents required for CO2 fixation by the CBC. The analysis of the molecular mechanisms underlying these light-dependent activations were mostly performed in the laboratory of Prof. Bob Buchanan in Berkeley and led to the identification of the so-called ferredoxin/thioredoxin system (Buchanan, 1991; Buchanan et al., 2002b). This system is composed of three types of chloroplast soluble proteins located in the stroma: ferredoxin (Fd), ferredoxin/thioredoxin reductase (FTR) and thioredoxin (TRX) (Figure ​(Figure2).2). Upon illumination, ferredoxin is reduced by the photosynthetic electron transfer chain at the level of photosystem I (PSI). Chloroplastic Fd is located at a metabolic crossroad in the chloroplast and once reduced can transfer its electron(s) to enzymes involved in diverse metabolic pathways including photoreduction of NADP through ferredoxin/NADP reductase (FNR), reduction of sulfites and nitrites, lipid biosynthesis, hydrogen production (Winkler et al., 2010) and photosynthetic cyclic electron flow via ferredoxin-plastoquinone reductase (Hertle et al., 2013). Several isoforms of PSI-reduced Fd are present in photosynthetic organisms: 4 distinct Fd were described in the land plant Arabidopsis thaliana whereas 6 isoforms were reported in the green alga Chlamydomonas reinhardtii. These Fds are not equivalent as they exhibit some specificities toward their target enzymes and distinct expression profiles (Hanke et al., 2004; Terauchi et al., 2009). Under optimal growth conditions, most of the electron flux is likely directed to FNR to produce, in the form of NADPH, the reducing power required for CO2 fixation by the CBC. Part of the reduced Fd pool also transfers electrons to FTR which can subsequently reduce the disulfide bond present in the active site of several types of chloroplastic TRXs. FTR is a thin and flat [4Fe-4S] enzyme interacting with Fd on one side and TRX on the other side (Dai et al., 2007). A first Fd molecule binds FTR and transfers one electron to the FTR [4Fe-4S] cluster. An intermediate is then formed in which one sulfur atom of FTR active site is free to attack the disulfide of TRX and the other sulfur atom forms a fifth ligand for an iron atom in the FTR [4Fe-4S] center. A second Fd molecule then delivers a second electron that cleaves the FTR-TRX mixed-disulfide. FTR is therefore unique in its use of a [4Fe-4S] cluster and a proximal disulfide bridge in the conversion of a light signal into a thiol signal (Dai et al., 2007). Once reduced, TRXs are able to reduce regulatory disulfides on their target enzymes, including PRK, GAPDH, FBPase, and SBPase, allowing their activation upon illumination through reduction of their regulatory disulfide by the Fd/TRX system (Figure ​(Figure33)

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ในช่วงยุค 60s และ 70s ศึกษาจำนวนมากได้รายงานว่า กิจกรรมของเอนไซม์ CBC สี่ถูกควบคุม โดยแสง (ทบทวน buchanan ทำยอด 1980, 1991 Schürmann และ Jacquot, 2000 ผสม et al. 2007 Schürmann และ buchanan ทำยอด 2008 Buchanan ทำยอด et al. 2012) เอนไซม์เหล่านี้ถูก phosphoribulokinase (PRK), พร่อง glyceraldehyde-3-ฟอสเฟต (GAPDH), ฟรักโทสปริมาณฟลักซ์ 1.6-bisphosphatase (FBPase), และ sedoheptulose-1,7-bisphosphatase (SBPase) (รูป (Figure1) .1) พบเอนไซม์สี่เหล่านี้ จะมีกิจกรรมที่ต่ำในมืด และจะเปิดใช้งานภายใต้แสงสว่าง ในช่วงเวลาเดียวกัน รายงานระเบียบคล้ายมาลาเต NADP พร่อง (NADP-MDH) (จอห์นสันและฟัก 1970) และคลอโรพลาสต์ ATP synthase (McKinney et al. 1978, 1979) NADP MDH มีส่วนร่วมในการตรึง CO2 ในการส่งออกพลังงานลดส่วนเกินออกจากคลอโรพลาสต์ในพืช C3 และพืช C4 ในขณะที่คลอโรพลาสต์ ATP synthase ผลิต ATP เทียบเท่าที่จำเป็นสำหรับการตรึง CO2 โดย CBC การวิเคราะห์กลไกระดับโมเลกุลพื้นฐานเหล่านี้เปิดใช้งานขึ้นอยู่กับแสงส่วนใหญ่ดำเนินการในห้องทดลองของศาสตราจารย์ buchanan ทำยอดบ๊อบในเบิร์กลีย์ และนำไปสู่การระบุของระบบเรียกว่า ferredoxin/thioredoxin (buchanan ทำยอด 1991 Buchanan ทำยอด et al. 2002b) ระบบนี้ประกอบด้วยสามชนิดคลอโรพลาสต์โปรตีนละลายอยู่ใน stroma: ferredoxin (Fd), ferredoxin/thioredoxin ไซด์ (FTR) และ thioredoxin (TRX) (รูป (Figure2) 2) เมื่อไฟส่องสว่าง ferredoxin จะลดลงตามโซ่โอนอิเล็กตรอนดำรงระดับ photosystem ฉัน (PSI) ตั้งอยู่ที่ทางแยกเผาผลาญอาหารในคลอโรพลาสต์ chloroplastic Fd และเมื่อลดลงสามารถถ่ายโอน electron(s) เป็นเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องในหลากหลายทางเดินเผาผลาญรวมทั้ง photoreduction ของ NADP ผ่าน ferredoxin/NADP ไซด์ (FNR), ลดการผลิตไฮโดรเจนซัลไฟต์และไนไตร ไขมันสังเคราะห์ (Winkler et al. 2010) และดำรงวงจรอิเล็กตรอนไหลผ่านไซด์ ferredoxin plastoquinone (Hertle et al. 2013) Isoforms หลายของ Fd PSI ลดลงอยู่ในสิ่งมีชีวิตดำรง: Fd 4 แตกถูกอธิบายในที่ดินพืช Arabidopsis thaliana ขณะ 6 isoforms ได้รับรายงานในการ reinhardtii Chlamydomonas alga เขียว Fds เหล่านี้จะไม่เท่ากับพวกเขาแสดงความจำเพาะต่อเอนไซม์เป้าหมายและส่วนกำหนดค่านิพจน์ที่แตกต่างกัน (Hanke et al. 2004 บาง Terauchi et al. 2009) ภายใต้เงื่อนไขที่เหมาะสมเจริญเติบโต ฟลักซ์อิเล็กตรอนส่วนใหญ่เป็นแนวโน้มสู่ FNR ในการผลิต ในรูปของ NADPH พลังงานลดที่จำเป็นสำหรับการตรึง CO2 โดย CBC ส่วนของ Fd ลดสระยังโอนอิเล็กตรอน FTR ซึ่งสามารถลดพันธะไดซัลไฟด์ที่อยู่ในไซต์ใช้งานของ TRXs. chloroplastic FTR หลายชนิดต่อมา คือบาง และแบนเอนไซม์ [4Fe 4S] โต้ตอบกับ Fd บนด้านหนึ่งและ TRX ด้านอื่น ๆ (Dai et al. 2007) Fd โมเลกุลแรกผูก FTR และโอนอิเล็กตรอนหนึ่งคลัสเตอร์ FTR [4Fe 4S] กลางจะเกิดขึ้นแล้วในกำมะถันซึ่งหนึ่งอะตอมของ FTR ไซต์ใช้งานได้ฟรีโจมตีซัลไฟด์ของ TRX และอะตอมกำมะถันอื่น ๆ เป็นลิแกนด์ห้าสำหรับอะตอมเหล็กกลาง FTR [4Fe 4S] Fd โมเลกุลสองจากนั้นจึงให้อิเล็กตรอนสองที่แข็งกระด้าง FTR TRX ผสมซัลไฟด์ FTR จึงไม่ซ้ำกันในการใช้งานของคลัสเตอร์ [4Fe 4S] และสะพานใกล้เคียงซัลไฟด์ในการแปลงสัญญาณแสงเป็นสัญญาณ thiol (Dai et al. 2007) เมื่อลดลง TRXs จะสามารถลด disulfides บังคับบนเอนไซม์เป้าหมายของพวกเขา PRK, GAPDH, FBPase และ SBPase อนุญาตให้ใช้งานตามความสว่างที่ลดลงของซัลไฟด์กำกับดูแล โดยระบบ Fd/TRX (รูป (Figure33)

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ในช่วงยุค 60s และ 70s การศึกษาจำนวนมากมีรายงานว่ากิจกรรมในสี่ของเอนไซม์ CBC ถูกควบคุมโดยแสง (สอบทานในบูคานัน 1980 1991; Schürmannและ Jacquot 2000; Lemaire et al, 2007;. Schürmannและบูคานัน 2008 บูคานันและ al., 2012) เอนไซม์เหล่านี้เป็น phosphoribulokinase (PRK) glyceraldehyde-3-ฟอสเฟต dehydrogenase (GAPDH), ฟรุกโตส-1,6-bisphosphatase (FBPase) และ sedoheptulose-1,7-bisphosphatase (SBPase) (รูป (รูปที่ 1) 0.1) สี่เหล่านี้เอนไซม์ที่พบว่ามีกิจกรรมที่ต่ำในที่มืดและจะเปิดใช้งานภายใต้การส่อง ในช่วงเวลาเดียวกัน, กฎระเบียบที่คล้ายกันคือรายงาน NADP-malate dehydrogenase (NADP-MDH) (จอห์นสันและแฮทช์, 1970) และคลอโรเอทีพีเทส (McKinney et al., 1978 1979) NADP-MDH มีส่วนร่วมในการตรึง CO2 ในพืช C4 และในการส่งออกพลังงานที่เกินจาก chloroplast ในพืช C3 ในขณะที่คลอโรเอทีพีเทสเอทีพีผลิตเทียบเท่าจำเป็นสำหรับการตรึง CO2 โดย CBC การวิเคราะห์กลไกระดับโมเลกุลพื้นฐานการเปิดใช้งานขึ้นอยู่กับแสงเหล่านี้ได้ดำเนินการส่วนใหญ่ในห้องปฏิบัติการของศบ๊อบบูคานันในเบิร์กลีย์และนำไปสู่​​การระบุตัวตนของสิ่งที่เรียกว่า ferredoxin / ระบบ Thioredoxin (Buchanan, 1991. Buchanan, et al, 2002b ) ระบบนี้จะประกอบด้วยสามประเภทของคลอโรพลาโปรตีนที่ละลายอยู่ใน stroma นี้: ferredoxin (Fd) ferredoxin / Thioredoxin reductase (FTR) และ Thioredoxin (TRX) (รูป (รูปที่ 2) 2) เมื่อแสงสว่าง ferredoxin จะลดลงตามห่วงโซ่การถ่ายโอนการสังเคราะห์แสงของอิเล็กตรอนในระดับของ photosystem ฉัน (PSI) Chloroplastic Fd ตั้งอยู่ที่สี่แยกการเผาผลาญในคลอโรพลาและลดครั้งเดียวสามารถถ่ายโอนอิเล็กตรอน (s) เพื่อเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องในการเผาผลาญเซลล์ที่หลากหลายรวมทั้ง photoreduction ของ NADP ผ่าน ferredoxin / NADP reductase (FNR) การลดลงของซัลไฟต์และไนไตรต์ไขมันสังเคราะห์ การผลิตไฮโดรเจน (เคลอร์ et al., 2010) และการสังเคราะห์แสงอิเล็กตรอนไหลผ่านวงจร ferredoxin-reductase plastoquinone (Hertle et al., 2013) หลายไอโซฟอร์มของ PSI ลด Fd ที่มีอยู่ในชีวิตสังเคราะห์แสง: 4 ที่แตกต่างกัน Fd ได้อธิบายไว้ในโรงงานที่ดิน Arabidopsis thaliana ขณะที่ 6 ไอโซฟอร์มได้รับรายงานในสาหร่ายสีเขียว Chlamydomonas reinhardtii Fds เหล่านี้จะไม่เทียบเท่ากับที่พวกเขาแสดงความจำเพาะบางอย่างที่มีต่อเอนไซม์เป้าหมายของพวกเขาและการแสดงออกที่แตกต่างกัน (ฮานเค่ et al, 2004;.. Terauchi et al, 2009) ภายใต้สภาวะการเจริญเติบโตที่ดีที่สุดส่วนใหญ่ของฟลักซ์อิเล็กตรอนมีแนวโน้มที่จะนำไป FNR การผลิตในรูปแบบของ NADPH พลังงานที่จำเป็นสำหรับการลดการตรึง CO2 โดย CBC ส่วนหนึ่งของสระว่ายน้ำ Fd ลดลงนอกจากนี้ยังมีการถ่ายโอนอิเล็กตรอน FTR ซึ่งต่อมาสามารถลดปัจจุบันซัลไฟด์พันธบัตรในการใช้งานเว็บไซต์ของหลายประเภทของ TRXs chloroplastic FTR เป็นบางและแบน [4Fe-4S] เอนไซม์มีปฏิสัมพันธ์กับ Fd ในด้านหนึ่งและ TRX ในด้านอื่น ๆ (Dai et al., 2007) ครั้งแรกโมเลกุล Fd ผูก FTR และการถ่ายโอนอิเล็กตรอนไป FTR [4Fe-4S] คลัสเตอร์ เป็นสื่อกลางที่จะเกิดขึ้นแล้วในที่หนึ่งอะตอมของกำมะถันใช้งานเว็บไซต์ FTR เป็นอิสระในการโจมตีของซัลไฟด์ TRX และรูปแบบอื่น ๆ อะตอมกำมะถันแกนด์ที่ห้าสำหรับอะตอมเหล็กใน FTR [4Fe-4S] ศูนย์ เป็นครั้งที่สอง Fd โมเลกุลจากนั้นจะส่งอิเล็กตรอนสองที่แข็งกระด้าง FTR-TRX ผสมซัลไฟด์ FTR ดังนั้นจึงเป็นเรื่องที่ไม่ซ้ำกันในการใช้งานของ [4Fe-4S] คลัสเตอร์และสะพานซัลไฟด์ใกล้ชิดในการแปลงสัญญาณแสงเป็นสัญญาณ thiol (Dai et al., 2007) เมื่อลดลง TRXs สามารถที่จะลด disulfides กฎระเบียบเกี่ยวกับเอนไซม์เป้าหมายของพวกเขารวมถึงการรักษาด้วยวิธี PRK GAPDH, FBPase และ SBPase ช่วยให้การเปิดใช้งานของพวกเขาเมื่อส่องสว่างผ่านการลดลงของซัลไฟด์การกำกับดูแลของพวกเขาโดยระบบ Fd / TRX (รูป (Figure33)

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

ในช่วง 60s และ 70s การศึกษามากมายได้รายงานว่า กิจกรรมของเอนไซม์ 4 CBC ควบคุมโดยแสง ( ดูใน Buchanan , 1980 , 1991 ; Sch ü rmann และ jacquot , 2000 ; เลอแมร์ et al . , 2007 ; Sch ü rmann และ Buchanan , 2008 ; Buchanan et al . , 2012 ) เอนไซม์เหล่านี้ phosphoribulokinase ( 2546 ) , glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase ( gapdh ) fructose-1,6-bisphosphatase ( fbpase ) และ sedoheptulose-1,7-bisphosphatase ( sbpase ) ( รูปที่​ ( figure1 ) 1 ) เหล่านี้สี่เอนไซม์ พบว่ามีฤทธิ์ต่ำ ในที่มืด และจะเปิดใช้งานภายใต้การส่องสว่าง ในช่วงระยะเวลาเดียวกัน กฎระเบียบที่คล้ายกันได้รายงาน nadp malate dehydrogenase ( nadp-mdh ( จอห์นสัน ) และฟัก , 1970 ) และคลอ ATP synthase ( McKinney et al . , 1978 , 1979 ) nadp-mdh มีส่วนร่วมในการตรึง CO2 ในพืช C4 และการส่งออกลดพลังงานส่วนเกินจากคลอโรพลาสต์ในพืช C3 ขณะเทสเอทีพีเอทีพีผลิตคลอเทียบเท่าใช้สำหรับการตรึงคาร์บอนไดออกไซด์ โดยอาการทั้งหมด การวิเคราะห์ระดับโมเลกุลกลไกภายใต้แสงเหล่านี้ขึ้นอยู่กับกิจกรรมส่วนใหญ่มีการปฏิบัติในห้องปฏิบัติการของ บ๊อบ บูคาแนนในเบิร์กลีย์และ LED ในตัวที่เรียกว่าระบบ ferredoxin / thioredoxin ( Buchanan , 1991 ; Buchanan et al . , 2002b ) ระบบนี้ประกอบด้วยสามชนิดของโปรตีนที่ละลายอยู่ในคลอโรพลาสต์ สโตร : เฟอร์ริดอกซิน ( FD ) , เฟอร์ริดอกซิน / thioredoxin เตส ( FTR ) และ thioredoxin ( โทรศัพท์ ) ( รูปที่​ ( ภาพที่ 2 ) 2 ) เมื่อแสงสว่าง ferredoxin จะลดลงตามการถ่ายโอนอิเล็กตรอนโซ่ตรึงที่ระดับ photosystem ผม ( PSI ) chloroplastic FD ตั้งอยู่ตรงทางแยกการเผาผลาญอาหารในคลอโรพลาสต์ และเมื่อลดลง สามารถถ่ายเทของอิเล็กตรอน ( s ) เอนไซม์ที่เกี่ยวข้องในการเผาผลาญเซลล์หลากหลาย รวมถึง photoreduction ของ nadp ผ่าน ferredoxin / nadp เตส ( FNR ) , การลดกำมะถัน และไนเตรทในการผลิต , การผลิตไฮโดรเจน ( Winkler et al . , 2010 ) และแบบสังเคราะห์แสงอิเล็กตรอนการไหลผ่าน ferredoxin พลาสโทควิโนนเตส ( hertle et al . , 2013 ) หลายต่อของ psi ลดลง FD ที่มีอยู่ในสิ่งมีชีวิตที่เป็นพืช : 4 FD ถูกอธิบายในพืช Arabidopsis thaliana ที่ดินในขณะที่ 6 ไอโซฟอร์มรายงานในสาหร่ายสีเขียวคลาไมโดโมแนส reinhardtii . FDS เหล่านี้จะไม่เทียบเท่า ตามที่พวกเขามีบาง - ต่อเอนไซม์เป้าหมายของพวกเขาและรูปแบบการแสดงออกที่แตกต่างกัน ( แฮงก์ et al . , 2004 ; เทรา et al . , 2009 ) ภายใต้เงื่อนไขการเติบโตที่ดีที่สุด ส่วนใหญ่ของอิเล็กตรอนไหลมีแนวโน้มเข้าสู่ FNR ผลิตในรูปแบบของ nadph , การลดใช้พลังงานที่จำเป็นสำหรับการตรึงคาร์บอนไดออกไซด์ โดยอาการทั้งหมด ส่วนหนึ่งของการถ่ายโอนอิเล็กตรอน FD พูลยัง FTR ซึ่งต่อมาลดพันธะไดซัลไฟด์อยู่ในไซต์งานของหลายประเภทของ chloroplastic trxs . FTR เป็นบางและแบน [ 4fe-4s ] เอนไซม์การโต้ตอบกับ FD ในด้านหนึ่งและโทรในด้านอื่น ๆ ( ได et al . , 2007 ) โมเลกุล FD ก่อนผูก FTR และโอนอิเล็กตรอนหนึ่งกับ FTR [ 4fe-4s ] กลุ่ม ที่เป็นสื่อกลางก็เกิดขึ้นแล้วในหนึ่งอะตอมของกำมะถันที่ใช้งานเว็บไซต์ฟรี FTR โจมตีไดของ TRX และอื่น ๆซัลเฟอร์อะตอมรูปแบบ 5 ) สำหรับเหล็กอะตอมใน FTR [ 4fe-4s ] ศูนย์ โมเลกุล FD สองแล้วให้ 2 อิเล็กตรอนที่คลีฟส์ซัลไฟด์ ftr-trx ผสม FTR จึงเป็นลักษณะเฉพาะในการใช้ [ 4fe-4s ] กลุ่มสะพานไดใกล้เคียงในการแปลงสัญญาณแสงเป็นสัญญาณ thiol ( ได et al . , 2007 ) เมื่อลดลง trxs สามารถลดไดซัลไฟด์กฎระเบียบเอนไซม์เป้าหมายเดียว gapdh fbpase รวมทั้ง , , , sbpase และช่วยให้พวกเขาเปิดใช้งานเมื่อแสงผ่านการลดกฎระเบียบของซัลไฟด์โดยระบบ FD / โทรศัพท์ ( รูปที่​ ( figure33 )