拟南芥PDP5蛋白调控光系统I积累的分子机理研究

Photosystem I （PSI）represents one of the most important pigment-protein complexes that converts sunlight energy into chemical energy in nature. The structure and function of PSI complex has been extensively studied, but how the components of　PSI assembled into a functional PSI complex sequentially and quickly remains unclear. Many auxiliary factors have been identified that mediate the stepwise assembly of PSI subunits and cofactors. Screening for PSI functional deficient mutants to identify regulators of PSI biogenesis has been proved to be efficient means for dissecting the molecular mechanism of PSI assembly. We have screened an Arabidopsis PSI functional deficient mutant termed pdp5 (photosystem I deficient protein 5) that is specifically impaired in PSI accumulation and function, while the contents of the other thylakoid membrane complexes are normal compared to the wild type seedlings. This project aims to characterize the role of PDP5 in the PSI accumulation process which will provide new insights into the molecular mechanisms of PSI biogenesis.

光系统I（PSI）是自然界中将光能转化为化学能的最重要的色素蛋白复合物之一。虽然对其结构和功能的研究已经非常深入，但是由于PSI复合物的结构成分复杂，这些组分是如何快速有序地组装成有功能的PSI复合物的目前还很不清楚。目前已经发现许多调控蛋白参与PSI复合物的亚基和辅因子的组装过程。通过遗传学手段筛选PSI功能缺陷突变体发现相关的调控因子已经被证明是揭示PSI复合物生物发生分子机理这一科学问题的有效手段。本项目拟对波谱学手段筛选到的拟南芥PSI功能缺陷突变体pdp5进行研究，该突变体生长弱小， PSI复合物含量减少，PSI的功能受到严重抑制，表明PDP5是调控PSI复合物积累的重要调控因子。本项目将综合利用分子遗传学、分子生物学及生物化学等手段研究PDP5是如何调控PSI复合物积累的，为研究PSI复合物生物发生的分子机理提供新的认识。

光系统I（PSI）是自然界中将光能转化为化学能的最重要的色素蛋白复合物之一。虽然对其结构和功能的研究已经非常深入，但是由于PSI复合物的结构复杂，这些组分是如何快速有序地组装成有功能的PSI复合物的目前还很不清楚。目前已经发现许多调控蛋白参与PSI复合物的亚基和辅因子的组装过程。通过遗传学手段筛选PSI功能缺陷突变体发现相关的调控因子已经被证明是揭示PSI复合物生物发生分子机理这一科学问题的有效手段。本项目通过波谱学和分子遗传学方法筛选得到一个拟南芥PSI功能缺陷突变体pdp5，该突变体生长弱小，PSI复合物累积量明显减少，PSI的功能受到严重抑制，表明PDP5可能是调控PSI复合物积累的重要调控因子。综合利用遗传学、分子生物学以及生物化学等手段从PSI相关基因表达、翻译和翻译后水平进行了分析，发现PDP5与已知PSI组装调控因子YCF4协作调控PSI的组装过程。这一发现有助于于我们深入理解PSI生物发生过程的机理、揭示PSI的功能，而且对于我们理解植物光合作用，提高农作物光能高效利用提供理论依据。