Генетический контроль биосинтеза хлорофилла b у одноклеточной зеленой водоросли Chlamydomonas reinhardtii
В результате нашей работы было получено и проанализировано 15 спонтанных и химически индуцированных ревертантов от трех мутанта ых аллелей гена CBN1. Ревертанты восстанавливали пигментный 8 состав и структурную организацию светособирающих комплексов, характерную для штаммов дикого типа. Методом генетического анализа показано, что восстановление биосинтеза хлорофилла b у ревертантов происходит… Читать ещё >
Содержание
- Список сокращений, принятых в работе. РАЗДЕЛ 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
Глава 1. Биосинтез хлорофилла и его генетический контроль 1. 1. 1 Биосинтез 8-аминолевулиновой кислоты
1.1.2 Серия реакций от АЛК до протопорфирина IX
1.1.3 Включение магния в молекулу протопорфирина IX
1.1.4 Серия реакций от Mg-ПП IX до протохлорофшшида 1. 1.5. Образование хлорофиллида, а и хлорофилла а
1. 1. 6 Биосинтез хлорофилла Ъ
1. 1.6. 1 Образование хлорофилла Ь ш хлорофилла а
1. 1. 6. 2 Образование хлорофилла b из хлорофиллида а
1. 1. 6. 3 Образование хлорофилла Ъ из хлорофиллида Ъ
1. 1. 6. 4 Доказательство существования протохлорофиллида Ъ in vivo
1. 1. 6. 5. Образование хлорофиллида Ъ из протохлорофиллида
1. 1. 6. 6. Происхождение кислорода в молекуле хлорофилла Ъ
1. 1. 6. 7. Превращение хлорофилла b в хлорофилл а
Глава 2. Общая характеристика структуры и функций комплексов фотосинтетического аппарата, в состав которых входит ХЛ b
1.2. 1 Светособирающий ХЛ а/6-белковый комплекс ФСI
1. 2. 2 Светособирающие антенны ФС П
1. 2. 2. 1 Светособирающий ХЛ а/6-белковый комплекс ФС II
1. 2. 2. 1. 1 Структура ССКП
1. 2. 2. 1. 2 Функции ССКП
1.2.2.2 Биогенез ССКII
1. 2. 2. 3 Светособирающие комплексы СР29, СР26 и СР
1. 2. 2. 4 Светособирающий ХЛ я/Ь-белковый комплекс СР
1. 2. 3 Светособирающий ХЛ а/б/^-белковый комплекс
1. 2. 4 Светособирающий ХЛ а/6-белковый комплекс прохлорофитов
ГЛАВА 3. Мутанты высших растений и зеленых водорослей, лишенные хлорофилла Ъ
1. 3. 1 Мутанты высших растений
1.3.2 Мутанты С. гетЬагйШ
1. 3. 2. 1 Характеристика гена СВШ
1. 3. 2. 2 Влияние ядерных и хлоропластных генов, контролирующих биогенез хлоропласта, на проявление мутантной аллели сЬп1
1. 3. 2. 3 Характеристика гена С АО
ГЛАВА. 4 Зеленая водоросль С. геткаМШ -модельный объект генетики фотосинтеза
РАЗДЕЛ 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
2. 1 Исходный генетический материал 2. 2 Условия культивирования штаммов 2. 3 Проведение опытов по мутагенезу 2. 4 Гибридологический анализ
2. 4. 1 Постановка скрещиваний
2. 4. 2 Тетрадный анализ
2. 4. 3 Метод случайной выборки зооспор
2. 4. 4. Определение типа спаривания
2. 4. 5 Получения вегетативных диплоидных клеток
2. 5 Определения объема клеток
2. 6 Метод реплик
2. 7 Регистрации фенотипических признаков по уровню флуоресценции
2. 8 Флуоресцентный анализ
2. 9 Методы выделения и анализа пигментов
2. 9. 1 Экстракция пигментов
2. 9. 2 Анализ пигментов методом ВЭЖХ
2. 9. 3 Спектрофотометрический анализ пигментов
2. 9. 4 Расчет содержания пигментов
2. 9. 5 Разделение пигментов методом тонкослойной хроматографии 2. 10 Выделение и анализ белков ССКII
2. 11 Выделение и анализ светособирающих комплексов ФС
2. 12 Подготовка и проведение трансформации
2. 12. 1 Характеристика плазм иды
2. 12. 2 Выделение плазмидной ДНК
2. 12. 3 Приготовление автолизина
2. 12. 4 Протокол трансформации
2. 13 Определение содержания тотальной ДНК у диплоидных клеток 2. 14 Выделение и анализ РНК 2. 14. 1 Выделение тотальной РНК 2. 14. 2 Нозерн-блот-гибридизация
2. 15 Статистические методы
РАЗДЕЛ 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ.
3.1 Получение ревертантов от мутантов, лишенных ХЛ b
3. 1. 1 Скрининг Петергофской генетической коллекции 3. 1. 2 Индукция ревертантов от мутантов по гену CBN
3. 1. 3 Спонтанное ревертирование мутантов по гену CBN1 3. 2 Фенотипическое описание ревертантов 3. 2. 1 Изучение пигментного состава
3. 2. 2 Изучение переноса энергии между хлорофиллами, а и b 3. 2. 3 Анализ белков хлорофилл я/Ь-белкового светособирающего комплекса второй фотосистемы у различных штаммов С. reinhardtii 3
2.4 Восстановление хлорофилл a/6-белкового светособирающего комплекса второй фотосистемы у ревертанта cbnl-48 sub9 3. 3 Гибридологический анализ ревертантов 3. 3. 1 Характер наследования реверсий
3.3.2 Обнаружение супрессорных мутаций
3.3.3 Изучение аллельной специфичности супрессии
3.3.4 Самостоятельный фенотипический эффект супрессорных мутаций
3. 4. Анализ содержания мРНК CAO гена в различных штаммах С. reinhardtii
3.5. Трансформация вегетативных диплоидных клеток С. reinhardtii
5 3
5.1 Получение вегетативных диплоидов, несущих пигментные мутации в гетерозиготном состоянии
3. 5. 2 Выбор плазмиды для трансформации
3. 5. 3 Выбор концентрации антибиотика зеомицина для экспериментов по трансформации диплоидов С. геткаг (1Ш
3.5.4 Выбор оптимального времени воздействия автолизина на диплоидные клетки С. гетЬагс1Ш
3. 5. 5 Получение ядерных трансформантов
3. 6 Результаты инсерционного мутагенеза
Список литературы
- Аверина Н.Г., Чунаев A.C., Шалыго Н. В., Чекунова Е. М. и Яронская Е.Б. Изучение содержания предшественников хлорофилла в мутанте Chlamydomonas reinhardtii, дефицитном по хлорофиллу Ъ. II Биохимия. 1987. Т. 52. Вып. 6. С. 964−968.
- Басов A.C., Чунаев A.C., Маслов В. Г., Кулиш М. А. и Опалихина С.В. Изучение биосинтеза хлорофилла b в клетках мутантов Chlamydomonas reinhardtii. II Вестник ЛГУ. 1989. Вып. 3. С. 66−70.
- Болдина О Н. Установление аллельцости и фенотипические характеристики мутантов Chlamydomonas reinhardtii, лишенных хлорофилла b. II Дипломная работа. Каф. генетики и селекции ЛГУ. Л. 1984. С. 72.
- Бриттон Г. Биохимия природных пигментов. М. Мир. 1986. С. 422.
- Глотов Н.В., Животовский Л. А., Холанов Н. В. и Хромов-Борисов H.H. Биометрия. Л., Изд. ЛГУ. 1982. 410 С.
- Захаров И.А., Кожин С. А., Кожина Т. Н. и Федорова И.В. Сборник методик по генетике дрожжей-сахаромицетов. Л. Наука. 1984. 144 С.
- Квитко К.В., Борщевекая Т. Н., Чунаев A.C. и Тугаринов В.В. Петергофская генетическая коллекция штаммов зеленых водорослей Chlorella, Scenedesmus, Chlamydomonas. // В сб.: «Культивирование коллекционных штаммов водорослей». Л. 1983. С. 28−56.
- Клейтон Р. Фотосинтез. Физические механизмы и химические модели. М., 1984. 350 С.
- Ю.Ладыгин В. Г. и Биль К. Л. Распределение хлорофилла, а между фотосистемой I, фотоситемой П и светособирающим комплексом в хлоропластах зеленых водорослей и С4-растений. // Физиология растений. 1980. Т. 23. С.123−127.
- П.Ладыгин В. Г. и Агрикова И. М. Структурная организация хлоропластов у аллельных хлорофилл ¿--дефицитных мутантов Chlamydomonas reinhardtii. //Цитология. 1983. Т. 25. № 11. С. 1231−1235.130
- Мирная О.Н., Фомина-Ещенко Ю.Г. и Чунаев A.C. Локализация гена CBN1 в первой группе сцепления ядерных генов Chlamydomonas reinhardtii. // Генетика. 1990. Т. 26. № 5. С. 958−960.
- Пиневич A.B. Эволюция светособирающих антенн и филогенез оксигенных фототрофов. // Цитология. 1991. Т. 33. № 4. С. 3−19,
- Пиневич A.B. и Чунаев A.C. Хлорофилл Ъ как структурный, генетический и таксономический маркер. // Успехи Совр. Биол. 1983. Т. 95. № 1. С. 138−153.
- Пиневич A.B. и Чунаев A.C. Проблемы таксономии и филогенеза прохлорофит прокариоических организмов, имеющих хлорофилл Ь. II Журнал Общ. Биол. 1985. Т. 46. № 4. С. 533−540.
- Рудой А.Б., Везицкий А. Ю., Шлык A.A. Изучение ферментативной системы превращения хлорофиллида в хлорофилл в этиолированных листьях с помощью экзогенных субстратов. // Биохимия. 1982. Т. 47. № 5. С. 733−735.
- Самсонова М.Г., Андрианова В. М., Борщевская Т. Н. и Чунаев A.C. Петергофские генетические коллекции микроводорослей. // Генетика. 1994. Т. 30. № 8. С. 1123−1129.
- Столбова A.B. Генетический анализ пигментных мутаций Chlamydomonas reinhardtii. Сообщ. I. Идентификация основных пигментов и описание коллекции пигментных форм. // Генетика. 1971. Т. 7. № 9. С. 90−94.
- Тереньтьев П.В. и Ростова Н.С. Практикум по биометрии. Л. ЛГУ. 1977. С. 37−63.
- Чекунова Е.М. и Квитко К.В. Генетическое изучение мутантов хламидомонады, накапливающих протопорфирин IX. // Исследования по генетике. 1986. № 10. С. 137−148.131
- Чу наев А.С., Ладыгин В .Г., Гавриленко Т. А., КрэлаЛгНг и--------
- Корнюшенко Г. А. Наследование признака «отсутствие хлорофилла Ь» и изменчивость светособирающего комплекса в мейотическом потомстве мутанта С-48 Chlamydomonas reinhardtii. I ! Генетика. 1981. T. 27. № 11. С. 2013−2024.
- Чунаев А.С., Мирная О. Н. и Гаевский Н.А. Изменчивость соотношения хлорофилл, а / хлорофилл Ь у Chlamydomonas reinhardtii. II Вестник ЛГУ. 1982а. № 9. С. 98−102.
- Чунаев А.С., Мирная О. Н. и Гаевский Н.А. Качественная оценка признака «отсутствие хлорофилла b» у Chlamydomonas reinhardtii. H Генетика. 19 826. Т.18. № 11. С.1906−1909.
- Чунаев А.С., Ладыгин В. Г., Мирная О. Н., Семенов Е. П., Гаевский Н. А. и Болдина О.Н. Множественный аллелизм в гене CBN1, контролирующем накопление хлорофилла b у Chlamydomonas reinhardtii. Н Генетика. 1984. T. 20. № 5. С. 775−781.
- Шлык А.А. Современное состояние вопроса о биосинтезе хлорофилла b. // В кн.: Проблемы биосинтеза хлорофиллов. Минск. 1971, С. 53−77.
- Шлык А.А. Развитие исследований метаболической гетерогенности фотосинтетических мембран. // В кн.: Биосинтез и состояние хлорофиллов. Минск. 1975. С. 104−160.
- Allen К. D. and Staehelin L. A. Resolution of 16 to 20 chlorophyll-protein complexes using a low ionic strength native green gel system. // Anal. Biochem. 1991. V. 194. P. 214−222.
- Allen K.D. and Staehelin L.A. Polypeptide composition, assembly and phosphorylation patterns of the photosystem II antenna system of Chlamydomonas reinhardtii. II Planta. 1994. V. 194. P. 42−54.
- Anastassiou R. and Argyroudi-Akoyunoglou J.H. Thylakoid-bound proteolytic activity vs exogenous azocoll substrate during chloroplast development in bean. // J. Plant Physiol. 1995. V. 145. P. 24−30.
- Aronoff S. and Kwok E. Biosynthesis of chlorophyll b. II Can J. Biochem. 1977. V. 55. P. 1091−1095.
- Aronoff S. Chlorophyllide b. II Biochem. and Biophys. Res. Commun. 1981. V. 102. № l.P. 108−112.132
- Arvidsson P., Bratt C.E., AndeassonL. and Akerlimd H. Binding properties of Lhcb5 apoprotein of LHC II. // Proceedings of the IX International Congress on Photosynthesis, Nagoya, Japan. 1992. P. 200.
- Barbieri R., Duro G. Rapid DNA elution procedure from agarose gels. // Analyt. Biochem. 1996. V. 235. P. 106−107.
- Bassi R. Wollman F.-A. The chlorophyll-a/6 proteins of photosystem II in Chlamydomonas reinhardtii. Isolation, characterization and immunological cross-reactivity to higher-plant polypeptides. // Planta. 1991. V. 183. P. 423−433.
- Batschauer A., Mosinger E., Kreuz K., Dorr I., and Apel K. The implication of a plastid-derived factor in the transcriptional control of nuclear genes encoding the light-harvesting chlorophyll alb protein. // Eur. J. Biochem. 1986. V. 154. P. 625−634.
- Bauer C.E., Bollivar D.W. and Suzucki J.Y. Genetic analysis of photopigment biosynthesis in Eubacteria: A guiding light for algae and plants. Ill Bacteriol. 1993. V. 175. P. 3919−3925.
- Bednarik D.P. and Hoober J.K. Biosynthesis of a chlorophyllide ?-like pigment in phenanthroline-treated Chlamydomonas reinhardtiiy-1. //Arch. Biochem. Biophys. 19 856. V. 240. P. 369−379.
- Bednarik D.P. and Hoober J.K. Synthesis of chlorophyllide b from protochlorophyllide in Chlamydomonas reinhardtii y-1. U Science. 1985a. V. 230. P. 450−453.
- Bennett J. Biosynthesis of light-harvesting chlorophyll alb protein. Polypeptide turnover in darkness. IJ Eur. J. Biochem. 1981. V. 118. P. 6170.
- Bishop. N. I. Preparation and properties of mutants: Scenedesmus. II In: Methods in enzymology. (Ed. San Pietro A.) Acad Press, New York. 1971. V. 23. Part A. P. 130−143.
- Bollivar D.W., Suzuki J.Y., Beatty J.T., Dobrowolski J.M. and Bauer C.E. Directed mutational analysis of chlorophyll a biosynthesis in Rhodobacter capsulatus. //J. Mol. Biol. 1994. V. 237. P. 622−640.
- Bossmann B., Gtimme L.H., Knoetzel J. Protease-stable integration of Lhcbl into thylakoid membranes is dependent on chlorophyll b in allelic chlorina-f2 mutants of barley. // Planta. 1999. V. 207. № 4. P. 551−558.
- Bulieqahn G.S., Maithijs H.C.P., Mur L.R., Sherman L.A. Chlorophyllprotein composition of the thylakoid membrane from Prochlorothrix hoilandicct, a prokaryote containing chlorophyll b. H Eur. J. Biochem. 1987, V. 168. P. 295−300.
- Burke D.H., Hearst J.E. and Sidow A. Early evolution of photosynthesis: clues from nitrogenase and chlorophyll iron proteins. PNAS, 1993. V. 96, P. 7134−7138.
- Camm E.L., Green B.R. Fractionation of thylakoid membranes with the nonionic detergent octyl-b-D-gluco-pyranoside. Resolution of chlorophyll protein complex II into two chlorophyll-protein complexes. // Plant Physiol. 1980. V. 66. P. 428−432.
- Castelfranko P.A. and Beale S.I. Chlorophyll biosynthesis resent advances and areas of current interest. // Ann. Rev. Plant Physiol. 1983. V. 34. P. 241−278.
- Chunaev A.S. Genetics of photosynthesis in Chlamydomonas reinhardtii. // Photosynthetica. 1990. V. 24. № 2. P. 283−308.
- Chunaev A.S., Mirnaya O.N., Maslov V.G., Boschetti A. Chlorophyll band loroxanthin-deficient mutants of Chlamydomonas reinhardtii. II Photosynthetica. 1991. V.25. № 2. P. 291−301.
- Dailey H.A. Conversion of coproporphyrinogen to protoheme in higher eukaryotes and bacteria: terminal three enzymes. // In: Biosynthesis of heme and chlorophylls. (Ed. Dailey H.A.). 1990. P. 123−161.
- Duggan J.X. and Rebeiz C.A. Detection of a naturally occurring chlorophyllide b pool in higher plants. // Plant Physiol. 1982. V. 67. P. 267.
- Dunsmuir P., Smith S.M., Badbrook J. The major chlorophyll alb binding protein of petunia is composed of several polypeptides encoded by a number of distinct nuclear genes. // J. Mol. Appl. Genet. 1983. V. 2. P. 285 300.
- Duysen M.E., Freeman T.P., Williams D. Regulation of excitation energy in a weat mutant deficient in light-harvesting pigment protein complex. // Plant Physiol. 1964. V.76. P. 561−566.
- Ebersold W. T Chlamydomonas reinhardii: heterozygous diploid strains. // Science. 1967. V. 157. P. 447−449.
- Eichacker L.A., Muller B., Helfrich M. Stabilization of the chlorophyll binding apoproteins, P700, CP47, CP43, D2, and Dl, by synthesis of Zn-pheophytin a in intact etioplasts from barley. // FEBS Lett. 1996. V. 395. P. 251−256.
- Ellsworth R.K., Perkins H. J., Detwiller J.P. and Liu K. On the enzymatic conversion of 14C-labeled chlorophyll a to C-labeled chlorophyll b. // Bioehim. et Biophys. Acta. 1970. V. 223. P. 275−280.
- Eves E., Chiang K.-S. Genetics of Chlamydomonas reinhardtii diploids. L Isolation and characterization and meiotic segregation pattern of a homozygous diploid. // Genetics. 1982. V. 100. P. 35−60.
- Falconet D., Godon C., White M.J. and Thompson W.F. Sequence of Lhcb3, a gene encoding a Photosystem II chlorophyll alb-binding protein in Pisum. //Biochimica et Biophysica Acta. 1993. V. 1173. P. 333−336.135
- Fawley M.W., Stewart K.D. and Mattox K.R. The novel light-harvesting pigment-protein complex of Mantoniella squamata (Chlorophyta): phylogenetic implications. // J. Mol. Evol. 1986. V. 23. P. 168−176.
- Ford C., Mitchell S. and Wang W.-Y. Characterization of NADPH: protochlorophyllide photoconversion in the y-7 and pc-ly-7 mutants of Chlamydomonas reinhardtii. //MGG. 1983. V. 194. P. 290−292.
- Ford C., Mitchell S. and Wang W.-Y. Protochlorophyllide photoconversion mutants of Chlamydomonas reinhardtii. //MGG. 1981. V. 184. P. 460−464.
- Fork D.C. and Satoh K. The control by state transitions of the distribution of excitation energy in photosynthesis. // Ann. Rev. Plant Physiol. 1986. V. 37. P. 335−361.
- Fujita Y. Protochlorophyllide reduction: a key step in the greening of plants. // Plant Cell Physiol. 1996. V. 37. P. 411−421.
- Funk C., Schroder WJP., Green B.R., Renger G. and Andersson B. The intrinsic 22 kDa protein is a chlorophyll-binding subunit of photosystem IL //FEES Lett. 1994. V. 342. P. 261−266.
- Gatignol A., Durand H., Tiraby G. Bleomycin resistance conferred by a drug-binding protein. //FEBS Lett. 1988, V. 230. P. 171−175.
- Gaubier P., Wu H.-J., Laudie, Delseny M. and Grellet F, A chlorophyll synthetase gene from Arabidopsis thaliana. if MGG. 1995. V. 249, P. 5864.
- Gibson L.C.D. and Hunter C.N. The bacteriochlorophyll biosynthesis gene, bchM, of Rhodobacter sphaeroides encodes S-adenosyl-L-methionine:Mg protoporphyrin IX methyltransferase. // FEBS Lett. 1994. V. 352. P. 127 130.
- Gillham N.W., Bonton J.E., Harris E.H. Genetic control of chloroplast ribosome biogenesis In Chlamydomonas reinhardtii: Genetics and biogenesis of chloroplasts and mitochondria. Ed. Bucher Th., Elsevier, Amstredam. 1976. P. 69−76.
- Goerike R. and Repeta D. The pigments of Prochlorococcus marinus. The presence of divinyl-chlorophyll a and b in a marine prochlorophyte. // Limnol. Oceanogr. 1992. V. 37. P. 425−433.
- Granick S. The heme and chlorophyll biosynthesis chain. // In.: Biochemistry of chloroplasts (Ed. T.W. Goodwin) Acad. Press. London-New-York. 1967. V. 11. P. 373−410.136
- Green B.R., Pichersky E. and Kloppstech K. Chlorophyll «/?-binding proteins: an extended family. // Trends Biol. Sci. 1991. V. 16. P. 181−185.
- Green B.R. and Pichersky E. Hypothesis for the evolution of three-helix Chi alb and Chi ale light-harvesting antenna proteins from two-helix and four-helix ancestors. // Photosynth. Res. 1994. V. 39. P. 149−162.
- Gumpel N.J., Rochaix J.-D. and Purton S. Studies on homologous recombination in the green alga Chlamydomonas reinhardtii. //Curr. Genet. 1994. V. 26. P. 438−442.
- Harayama S., Kok M., Neidle E.L. Functional and evolutionary relationships among diverse oxygenases. // Annu Rev Microbiol. 1992. V. 46. P. 565−601.
- Harris E.H. The Chlamydomonas Sourcebook. Acad. Press, New-York. 1989. 790 P.
- Harris E.H., Boynton J.E., Gillham N.W. Genetics of chloroplast ribosome biogenesis in Chlamydomonas reinhardtii II In: Genetics of algae. (Ed. R. Levin). Univ. Calif. Press. 1976. V. 16. P. 1−34.
- Hart GJ. and Battersby A.R. Purification and properties of uroporphyrinogen III synthase (co-synthetase) from Euglena gracilis. IJ Biochem. J. 1985. V. 232. P. 151−160.
- Hartman P.E. and Roth J.R. Mechanisms of suppression. // Advances in genetics. 1973. V. 17. P. 1−105.
- Hill K. and Merchant S. Coordinate expression of coproporphyrinogen oxidase and cytochrome c6 in the green alga Chlamydomonas reinhardtii in response to changes in copper availability, // EMBO J. 1995. V. 5. P. 857 865.
- Hoober J.K., White R.A., Marks D.B. and Gabriel J.L. Biogenesis of thylakoid membranes with emphasis on the process in Chlamydomonas. H Photosynth. Res. 1994. V. 39. P. 15−31.
- Huang D. and Wang W. Genetic control of chlorophyll biosynthesis in Chlamydomonas. // MGG. 1986. V. 205. P. 217−220.
- Jacobshagen S., Kindle K.L., Johnson C.H. Transcription of CABII is regulated by the biological clock in Chlamydomonas reinhardtii. II Plant Mol. Biol. 1996. V. 31. № 6. P. 1173−1184.
- Jaffe E.K. Porphobilinogen synthase, the first source of heme’s asymmetry. // J. Bioenerg. Biomem. 1995. V. 27. P. 169−179.
- Jain S., Durand H., Tiraby G. Development of a transformation system for the thermophilic fungus Talaromyces sp. CL240 based on the use of phleomycin resistance as a dominant selectable marker. // MGG. 1992. V. 234. P. 489−493.
- Jansson S. The light-harvesting chlorophyll alb binding proteins. // Biochim. Biophys. Acta. 1994. V. 1184. P. 1−19.
- Jiao S.P. and Fawley M.W. A cDNA clone encoding a light-harvesting protein from Mantoniella squamata. II Plant Physiol. 1994. V. 104. P. 797 798.
- Juknat A.A., Scubert A., Seubert S. and Ippen H. Studies on uroporphyrinogen decarboxylase of etiolated Euglena gracilis Z. // Eur. J. Biochcm. 1989. V. 179. P. 423−428.
- Junker F., Kiewitz R. and Cook A.M. Characterization of the p-toluenesulfonate operon tsaMBCD and tsaR in Comamonas testosteroni T-2. II JBacteriol. 1997. V. 179. № 3. P. 919−927.
- Kasemir H. and Prehm G. Control of chlorophyll synthesis by phytochrome. III. Does phytoehrome regulate the cMorophyllide esterification in mustard seedlings? // Planta. 1976. V. 132. P. 291 -295.
- Kim S., Sandusky P., Bowlby N.R., Aebersold R., Green B.R., Vlahakis S., Yocum C.F. and Pichersky E. Characterization of a spinach psbS cDNA encoding the 22 kDa protein of photosystem II. // FEBS Lett. 1992, V. 314. P. 67−71.
- Kindle K. L. Nuclear Transformation: technology and applications. // In: The molecular biology of chloroplast and mitochondria in Chlamydomonas (Eds. Rochaix J.-D., Goldschidt-Clennont M. and Merchant S.). Kluwer Acad. Pub. 1998. P. 41−61.
- Kindle K.L. High-frequency nuclear transformation of Chlamydomonas reinhardtii. I IPNAS. 1980. V. 87. P. 1228−1232.
- Kittsteiner U., Mostowska A. and Rudiger W. The greening process in cress seedlings. I. Pigment accumulation and ultrastructure after application of 5-aminolevulinate and complexing agents. //Physiol. Plant. 1991. V. 81. P. 139−147.
- Kotzabasis K. and Senger H. Biosynthesis of chlorophyll b in pigment mutant C-2A' of Scenedesmus obliquus. // Physiol. Plant. 19 896. V. 76. P. 474−478.
- Kotzabasis K. and Senger H. Evidence for the presence of chlorophyllide b in the green alga Scenedesmus obliquus in vivo, // Botanica Acta. 1989a. V. 102. P. 173−177.139
- Kramer P., Wilhelm C., Wild A., Morschel E., Rhiel E. Ultrastrukture and freeze-fracture studies of the tylakoids of Mantoniella squamata (Prasinophyceae). //Protoplasma. 1988. V. 147. P. 170−177.
- Kruse E., Mock H.-P. and Grimm B. Coproporphyrinogen III oxidase from barley and tobacco sequence analysis and initial expression studies. // Planta. 1995. V. 196. P. 796−803.
- Kuhlbrandt W. Structure and function of the plant light-harvesting complex, LHC-II. // Curr. Opin. Struct. Biol. 1994. V. 4. P. 519−528.
- Kumar A.M., Schaub U., Soil D. and Ujwal M.L. Glutamyl-transferRNA: At the crossroad between chlorophyll and protein biosynthesis. // Trends in Plant Science. 1996a. V. 1. P. 371−376.
- Kumar A.M., Csankovszki G. and Soli D. A second differentially expressed ghitamyl-tRNA reductase gene from Arabidopsis thalicma. H Plant Mol. Biol. 1996b. V. 30. P. 419−426.
- Laemmli U. K. Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4. // Nature. 1970. V. 227. P. 680−685.
- Lee C.M., Osterbauer N., Jiao S. and Fawley M.W. Cytoplasmic biosynthesis of light-harvesting polypeptides in the green flagellate Mantoniella squamata (Micromonadophyceae). // J. Phycol. 1992. V. 28. P. 309−311.
- Leeper F J. Intermediate steps in the biosynthesis of chlorophylls. // In: The chlorophylls. (Ed. H. Scheer) CRC Press, Boca Raton. 1991. P. 407 431.
- Lermontova I., Kruse E., Mock H.-P. and Grimm B. Cloning and characterization of a plastidal and a mitochondrial isoform of tobacco protoporphyrinogen IX oxidase. // PNAS. 1997. V. 94. P. 8895−8900.140
- Li J. and Timko M.P. The pc-1 phenotype of Chlamydomonas reinhardtii results from a deletion mutation in the nuclear gene for NADPH: protochlorophy. lide oxidoreductase. // Plant Mol. Biol. 1996. V. 30. P. 15−37.
- Lim S.H., Witty M., Wallace-Cook A.D.M., Hag L.I. and Smith A.G. Porphobilinogen deaminase is encoded by a single gene in Arabidopsis thaliana and is targeted to the chloroplasts. // Plant Mol. Biol. 1994. V. 26. P. 863−872.
- Lumbreras V., Stevens D.R. and Purton S. Efficient foreign gene expression in Chlamydomonas reinhardtii mediated by an endogenous intron. // Plant J. 1998. V. 14. P. 441−448.
- Madsen O., Sandal L., Sandal N.N. and Marcker K.A. A soybean coproporphyrinogen oxidase gene is highly expressed in root nodules. Plant Mol. Biol. 1993. V. 23. P. 35−43.
- Markwell J.P., Thornber J.P., Boggs R.T. Higher plant chloroplast evidence that all the chlorophyll exists as chlorophyll-protein complex. // PNAS, 1979. V. 76. № 3. P. 1233−1235.
- Matters G.L. and Beaie S. L Structure and expression of the Chlamydomonas reinhardtii alad gene encoding the chlorophyll biosynthetic enzyme, 8-aminolevulinie acid dehydratase (porphobilinogen synthase). Plant Mol. Biol. 1995. V. 27. P. 607−617.
- Mayfield S.P., Yohn C.B., Cohen A., and Danon A Regulation of chloroplast gene expression. // Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Moi Biol. 1995. V. 46. P. 147−166.
- Meyer M. and Wilhelm C, Reconstitution of light-harvesting complexes from Chlorella fusca (Chlorophyceae) and Mantoniella squamata (Prasinophyceae). //Z. Naturforsch. 1993. V. 48. P. 461−473.
- Michel H., Tellenbach M. and Boschetti A.A. Chlorophyll ?-less mutant of Chlamydomonas reinhardtii lacking in the light-harvesting chlorophyll «/?"-protein complex but not in its apoproteins. // Biochem et Biophys Acta. 1983. V. 725. № 3. P. 417−424.
- Mock H.-P., Trainotti L., Kruse E. and Grimm B. Isolation, sequencing and expression of cDNA sequences encoding uroporphyrinogen decarboxylase from tobacco and barley. Plant Mol. Biol. 1995. V. 28. P. 245−256.
- Mullet J.E., Burke J.J., Arntzen C.J. Chlorophyll proteins of PS I. // Plant Physiol. 1980. V. 65. № 5. P. 814−822.
- Narita S.-I., Tanaka R., Ito T., Okada K., Taketani S. and Inokuchi H. Molecular cloning and characterization of a cDNA that encodes protoporphyrinogen oxidase of Arabidopsis thaliana. // Gene. 1996. V. 182. P. 169−175.
- Nelson J.A., Savereide P.B. and Lefebvre P.A. The CRYI gene in Chlamydomonas reinhardtir. Structure and use as a dominant selectable marker for nuclear transformation. // Mol. Cell Biol. 1994. V. 14. P. 40 114 019.
- Nitsche H. Die Identitat von Loroxanthin mit Pyrenoxanthin, Trollein und Trihydroxy-alpha-carotin. // Arch. Microbiol. 1974. V.95. P. 79−90.
- Oblong J.E. and Lamppa G.K. Identification of 2 structurally related proteins involved in proteolytic processing of precursors targeted to the chloroplast. // EMBO J. 1992. V. 11. P. 4401−4409.
- Oelze-Karow H. and Mohr H. Control of chlorophyll b biosynthesis by phytochrome. //Photochem. Photobiol. 1978. V. 27. P. 189−193.
- Ohtsuka T., Ito H. and Tanaka A. Conversion of chlorophyll b to chlorophyll a and the assembly of chlorophyll with apoproteins by isolated chloroplasts. // Plant Physiol. 1997. V. 113. P. 137−147.
- Oster U. and Rudiger W. The G4 gene of Arabidopsis thaliana encodes a chlorophyll synthase of etiolated plants. // Botanica Acta. 1997. V. 110. P. 420−423.
- Park H. and Hoober J.K. Chlorophyll synthesis modulates retention of apoproteins of light-harvesting complex II by the chloroplast in Chlamydomonas reinhardtii. //Physiol. Plant. 1997. V. 101. P. 135−142.
- Paulsen H. and Hobe S. Pigment-binding properties of mutant light-harvesting chlorophyll-a/b-binding protein. // Eur. J. Biochem. 1992. V. 205. P. 71−76.142
- Paulsen H. Assembly and reconstitution of chlorophyll a/6-containing complexes. // In: Pigment-protein complexes in plastids: synthesis and assembly. (Ed. Sundqvist C. and Ryberg M.). Acad. Press, New York. 1993. P. 335−364.
- Peters J.W., Fisher K. and Dean D.R. Nitrogenase structure and function: A biochemical-genetic perspective. // Annu. Rev. Microbiol. 1995. V. 49. P. 335−366.
- Poira R.J., Schafer W., Cmiel E., Katheder I. And Scheer H. Derivation of the formyl-group oxygen of chlorophyll b from molecular oxygen in greening leaves of a higher plant (Zea mays). II FEBS. 1993. V. 323. № 1,2. P. 31−34.
- Porra R.J., Schafer W., Cmiel E., Katheder I. and Scheer H. The derivation of the fonnyl oxygen of chlorophyll b in higher plants from molecular oxygen. // Eur. J. Biochem. 1994. V. 219. P. 671−679.
- Preiss S., Peter G.F., Anandan S. and Thomber J.P. The multiple pigment-proteins of the photosystem-I antenna. // Photochem. Photobiol. 1993. V. 57. P. 152−157.
- Preiss S. and Thomber J.P. Stability of the apoproteins of LHCI and II during biogenesis of thylakoids in the chlorophyll ?"-less barley mutant chlorinaf2. //PlantPhysiol. 1995. V. 107. P. 709−717.
- Purton S. and Rochaix J.-D. Complementation of a Chlamydomonas reinhardtii mutant using a genomic cosmid library. // Plant Mol. Biol. 1994. V. 24. P. 533−537.
- Purton S. and J.-D. Rochaix Characterization of the ARG7 gene of Chlamydomonas reinhardtii and its application to nuclear transformation. // Eur. J. Phycol. 1995. V. 30. P. 141−148.
- Richards W.R. Biosynthesis of the chlorophyll chromophore of pigmented thylakoid proteins. // In: Pigment-protein complexes in plastids: synthesis and assembly. (Ed. Sundqvist C. and Ryberg M.). Acad. Press, New York. 1993. P. 91−178.
- Rochaix J.-D. Chlamydomonas reinhardtii as the photosynthetic yeast. // Annu. Rev. Genet. 1995. V. 29. P. 209−30.
- Rochaix J.-D., Goldschmidt-Clermont M. and Merchant S. The Molecular biology of chloroplasts and mitochondria in Chlamydomonas. Kluwer Acad. Pub. 1998. 723 P.
- Ronnenkamp R.R., Gortz H.J., Haskins F.A. Genetic studies of induced mutants in Melilotus alba. IV. Inheritance and complementation of six additional chlorophyll-deficient mutants. // Crop.Sci. 1975. V. 15. P. 187 188.
- Rudiger W. Esterification of chlorophyllide and its implications for thylakoid development. // In: Pigment-protein complexes in plastids- synthesis and assembly. (Ed. Sundqvist C. and Ryberg M.) Acad. Press Inc., New York. 1993. P. 219−240.
- Rudiger W. Chlorophyll metabolism: from outer space down to the molecular level. //Phytochemistry. 1997. V. 46. P. 1151−1167.
- Sambrook J., Fritsch E.F. and Maniatis T. Molecular Cloning: a laboratory manual. Cold Spring Harbor Lab., Cold Spring Harbor, NY. 1989, 3T.
- Sauer K. and Debreczeny M. Fluorescence. // In: Biophysical techniques in photosynthesis. (Eds. Amesz J. and Hoff A.J.) Kluwer Acad. Pub. Netherlands. 1996. P. 41−61.
- Scheumarin V., Ito FL, Tanaka A., Schoch S. and W. Rudiger Substrate specificity of chlorophyli (ide) b reductase in etioplasts of barley (Hordeum vulgare L). II Eur. J. Biochem. 1996. V. 242. P. 163−170.
- Schoch S., Hehlein C. and Rudiger W. Influence of anaerobiosis on chlorophyll biosynthesis in greening oat seedlings (Avena sativum L.). // Plant Physiol. 1980. V. 66. P. 576−579.
- Searle G.F.W., Wessels J.S.C. Role of ?-carotene in the reaction centers of photosystem I and II of spinach chloroplasts prepared in nonpolar solvents. // Bioch. Biophys. Acta. 1978. V. 504. P. 84−90.
- Senger H. and Bishop N. I. The development of structure and function in chloroplasts of greening mutants of Scenedesmus. I. Formation of chlorophyll. // Plant Cell Physiol. 1972. V. 13. P. 633−649.
- Shedbalkar V.P., Ioannides LM. and Rebeiz C.A. Chloroplast biogenesis. Detection of monovinyl protochlorophyll (ide) b in plants. // J. Biol. Chem. 1991. V. 266. № 26. P. 17 151−17 157.
- Shlyk A.A. and Prudnikova I.V. Dark biosynthesis of chlorophyll b by fractions of barley chloroplasts. // Photosynthetica. 1967. V.l. P. 157−170.
- Shoolingin-Jordan P.M. Porphobilinogen deaminase and uroporphyrinogen III synthase: Structure, molecular biology, and mechanism. // J. Bioener. Biomem. 1995. V. 27. P. 181−195.
- Sizova I.A., Lapina T.V., Frolova O.N., Alexandrova N.N., Akopiants K.E., Danilenko V.N. Stable nuclear transformation of Chlamydomonas reinhardtii with a Streptomyces rimosus gene as the selective marker. If Gene. 1996. V. 181. P. 13−18.
- Smith T.A. and Kohorn B.D. Mutations in a signal sequence for the thylakoid membrane identify multiple protein transport pathways and nuclear suppressors. // J. Cell Biol. 1994. V. 126. P. 365−374.145
- Snell W.J. Study of the release of cell wall degrading enzymes during-------------------------------adhesion of Chlamydomonas gametes. // Exp. Cell Res. 1982. V. 138. P.109.119.
- Somerville C.R. Analysis of photosynthesis with mutants of higher plants and algae. // Ann. Rev. Plant Physiol. 1986. V. 37. P. 467−507.
- Specht J.E., Haskins F.A., Gortz H.J. Contents of chlorophyll a and chlorophyll b in chlorophyll-deficient mutant of sweetclover. // Crop Sci. 1975. V. 15. P. 851−863.
- Staehelin L.A. and Amtzen C.J. Regulation of chloroplaet membrane function protein phosphorilation changes the spatial organization of membrane components. // J. Cell Biol. 1983. V. 97. № 5. P. 1327−1337.
- Steinmetz D., Damm I. and Grimme L.H. Reconstitution of the light-harvesting chla/6 protein complex of the chle-less mutant cbnl-48 of Chlamydomonas reinhardtii with a pigment extract derived from wildtype. //Physiol. Plant. 1989. V. 76. A178.
- Stevens D.R., Rochaix J.-D. and Purton S. The bacterial phleomycin resistance gene ble as a dominant selectable marker in Chlamydomonas. if MGG. 1996. V. 251. P. 23−30.
- Sugiura M. The chloroplast genome. // Plant Mol. Biol. 1992. V. 19. P. 149−168.
- Suzuki J.Y. and Bauer C.E. Altered monovinyl and divinyl protochlorophyllide pools in bchJ mutants of Rhodobacter capsulatus. it J. Biol. Chem. 1995. V. 270. P. 3732−3740.
- Suzuki J.Y., Bollivar D.W., Bauer C.E. Genetic analysis of chlorophyll biosynthesis. //Ann. Rev. Genet. 1997. V. 31. P. 61−89.
- Takaichi S. and Mimuro M. Distribution and geometric isomerism of neoxanthin in oxygenic phototrophs: 9'-Cis, a sole molecular form. // Plant Cell Physiol. 1998. V. 39. № 9. P. 968−977.
- Tam L.-W. and Lefebvre P. A. Cloning of flagellar genes in Chlamydomonas reinhardtii by DNA insertional mutagenesis. // Genetics. 1993. V. 135. P. 375−384.
- Terao T., Yamashita A. and Katoh S. Chlorophyll ?-deficient mutants of rice. II. Antenna chlorophyll «/?-proteins of photosystem I and II. Plant Cell Physiol. 1985b. V. 26. № 7. P. 1369−1377.
- Thornber J.P. and Highkin H.R. Composition of the photosynthetic apparatus of normal barley leaves and a mutant lacking chlorophyll b. // Eur. J. Biochem. 1974. V. 41. P. 109−116.
- Thornber J.P., Markwell J.P. and Reinman S. Plant chlorophyll-protein complexes: recent advances. // Protochem. Photobiol. 1979. V. 29. P. 12 051 216.
- Timko M. P. Pigment Biosynthesis: Chlorophylls, heme, mid carotenoids. // In: The Molecular biology of chloroplasts and mitochondria in Chlamydomonas (Eds. Rochaix J.-D., Goldschmidt-Cleraiont M. and Merchant S.). Kluwer Acad. Pub. 1998. P. 378−413.
- Walker C.J., Mansfield K.E., Smith K.M. and Castelfi-anco PA. Incorporation of atmospheric oxygen into the carbonyl functionality of the protochlorophyllide isocyclic ring. // Biochem. J. 1989. V. 257. P. 599 602.
- Wallbraun M., Kim S.Y., Green B.R., Piechulla B. and Pichersky E. Nucleotide sequence of a tomato psbS gene. I I Plant Physiol. 1994. V. 106. P. 1703−1704.
- Wang W., Boynton J.E. and Gillham N.W. Genetic control of chlorophyll biosynthesis in Chlamydomonas: analysis of mutant at two loci mediating the conversion of protoporphyrin IX to Mg-protoporphyrin. // J. Cell. Biol. 1974. V. 63. P. 806−823.
- Wang W. Genetic control of chlorophyll biosynthesis in Chlamydomonas reinhardtii. I I Inter. Rev. Cytol. 1978. V. 8. P. 335−354.147
- Wedel N., Klein R., Ljungbcrg U., Andersson B. and Herrmann R.G. The single-copy gene psbS codes for a phylogenetically intriguing 22 kDa polypeptide of photosystem II. // FEBS Lett. 1992. V. 314. P. 61−66.
- Wilhelm C. Purification and identification of chlrophyll cj from the green alga Mantoniella squamata // Biochim. Biophys. Acta. 1987. V. 892. P. 23−29.
- Willows R.D., Gibson L.C.D., Kannangara C.G., Hunter C.N. and von Wettstein D. Three separate proteins constitute the magnesium chelatase of Rhodobacter sphaeroides. // Eur. J. Biochem. 1996. V. 235. P. 438−443.
- Wolfe G.R., Park H., Sharp W.P. and Hoober K. Light-harvesting complex apoproteins in cytoplasmic vacuoles in Chlamydomonas reinhardtii (Chlolorophyta). //Physiol. Plant. 1997. V. 33. P. 377−386.148
- Автор считает своим долгом выразить благодарность научному руководителю Чунаеву Александру Сергеевичу, а также всем сотрудникам лаборатории генетики микроорганизмов БиНИИ СПбГУ.
- Автор крайне признателен Тамаре Григорьевне Масловой (Ботанический институт, Ст.-Петербург) и Владимиру Григорьевичу Маслову (Оптический институт, Ст.-Петербург) за советы по выполнению и оформлению данной работы.
- Я искренне благодарна своим друзьям за постоянную помощь и поддержку.