931 resultados para cytochrome p450
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Atlantic menhaden (Brevoortia tyrannus), through landings, support one of the largest commercial fisheries in the United States. Recent consolidation of the once coast-wide reduction fishery to waters within and around Chesapeake Bay has raised concerns over the possibility of the loss of unique genetic variation resulting from concentrated fishing pressure. To address this question, we surveyed variation at the mitochondrial cytochrome c oxidase subunit I (COI) gene region and seven nuclear microsatellite loci to evaluate stock structure of Atlantic menhaden. Samples were collected from up to three cohorts of Atlantic menhaden at four geographic locations along the U.S. Atlantic coast in 2006 and 2007, and from the closely related Gulf menhaden (B. patronus) in the Gulf of Mexico. Genetic divergence between Atlantic menhaden and Gulf menhaden, based on the COI gene region sequences and microsatellite loci, was more characteristic of conspecific populations than separate species. Hierarchical analyses of molecular variance indicated a homogeneous distribution of genetic variation within Atlantic menhaden. No significant variation was found between young-of-the-year menhaden (YOY) collected early and late in the season within Chesapeake Bay, between young-of-the-year and yearling menhaden collected in the Chesapeake Bay during the same year, between YOY and yearling menhaden taken in Chesapeake Bay in successive years, or among combined YOY and yearling Atlantic menhaden collected in both years from the four geographic locations. The genetic connectivity between the regional collections indicates that the concentration of fishing pressure in and around Chesapeake Bay will not result in a significant loss of unique genetic variation.
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270 p.
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Gundlachia Pfeiffer 1849 é o gênero de molusco de água doce pateliforme com a mais ampla distribuição geográfica dentre os oito gêneros de Ancylidae assinalados para a região Neotropical. A concha pateliforme, considerada uma homoplasia por diversos autores em vários basomatóforos, tem sido historicamente utilizada para definir a unidade da família Ancylidae, apesar dos questionamentos contrários à monofilia do grupo. Dados moleculares confirmaram que "Ancylidae" é um grupo parafilético, principalmente por causa do gênero Burnupia. Os demais gêneros foram incluídos em Ancylinae, dentro de Planorbidae. No entanto, a ausência de todos os gêneros Neotropicais nas filogenias propostas, com base molecular ainda é um assunto que necessita ser investigado. Os principais objetivos desse trabalho foram: (a) revisar as espécies de Gundlachia, através de estudos morfológicos das conchas e partes moles; (b) padronizar as descrições das espécies para iniciar uma análise cladística do gênero Gundlachia; (c) iniciar um estudo de biologia molecular utilizando distintas espécies de representantes de Ancylinae, para verificar as suas interrelações e o provável grupoirmão de Gundlachia; (d) e por fim, construir um mapa de distribuição geográfica. Para isso, examinamos diversas coleções científicas e realizamos coletas nas localidadestipo. A morfologia das conchas foi comparada por análises morfométricas e por microscópio de luz e de varredura. As partes moles dos espécimes foram dissecadas e estudadas sob o microscópio estereoscópico. A análise molecular foi realizada em três espécimes de cada amostra, utilizando os genes da citocromo c oxidase I e o 16S mtDNA. Após o sequenciamento verificamos as distâncias genéticas entre as diferentes espécies de Gundlachia e as suas relações com os outros gêneros por meio do teste Neighbor-joining e Maximum likelihood. Com esse estudo apresentamos a redescrição de algumas espécies de Gundlachia, discutimos a validade de novos táxons descobertos e sequenciamos e analisamos espécies de sete gêneros de Ancylinae que ocorrem na região Neotropical. Com base nesses dados discutimos a monofilia de Gundlachia e o seu provável grupo-irmão. E ainda abordamos a validade dos demais gêneros neotropicais
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O gênero Steno pertence à Ordem Cetartiodactyla, Família Delphinidae, e compreende apenas uma espécie: o golfinho-de-dentes-rugosos, Steno bredanensis. O golfinho-de-dentes-rugosos é encontrado nos Oceanos Atlântico, Pacífico e Índico, em águas profundas tropicais, subtropicais e temperadas quentes. Entretanto, em algumas localidades como as regiões Sudeste e Sul do Brasil, esta espécie é conhecida por apresentar hábitos costeiros, o que a torna suscetível a ameaças antropogênicas como a degradação do hábitat, as capturas acidentais e diversos tipos de poluição. Conhecer a magnitude destes impactos e o grau de diferenciação genética das populações usando marcadores moleculares são aspectos importantes para a conservação da espécie. Os marcadores moleculares são segmentos específicos de DNA que podem ou não fazer parte de um gene e que apresentam grau de polimorfismo adequado para responder questões sobre as relações genéticas de indivíduos, populações ou diferentes espécies. O DNA mitocondrial é um dos marcadores moleculares mais utilizados em estudos sobre estrutura populacional, sistemática e filogenia de cetáceos. Estudos genéticos têm mostrado que várias espécies de delfinídeos apresentam estrutura populacional genética, entre e dentro das bacias oceânicas. No presente estudo foi investigada a diferenciação genética do golfinho-de-dentes-rugosos usando sequências da região controle mitocondrial de várias localidades em todo o mundo (Oceano Pacífico Centro-Sul: N=59; Pacífico Tropical Leste: N= 4; Pacífico Noroeste: N=1; Oceano Índico: N=1; Atlântico - Caribe: N=3; Atlântico Sudoeste: N=44; N total = 112). Análises preliminares indicaram grande diferenciação genética entre os Oceanos Atlântico e Pacífico/Índico (distância p = 0,031), que foram posteriormente investigadas utilizando sequências do citocromo b e mitogenomas completos. As análises filogenéticas de Neighbor-Joining e Bayesianas não foram conclusivas sobre a existência de especiação críptica em Steno. No entanto, a grande diferenciação entre as bacias oceânicas merece uma análise mais aprofundada, utilizando outros marcadores genéticos (por ex., sequências nucleares) bem como dados morfológicos. Não obstante, as análises AMOVA e FST par-a-par revelaram forte diferenciação populacional, não só entre os oceanos Atlântico e Pacífico, mas também no Atlântico, onde foram detectadas três populações: Caribe, região Sudeste e região Sul do Brasil. As populações detectadas no Atlântico Sudoeste devem ser aceitas como Unidades de Manejo (Management Units, MU) e dados demográficos básicos precisam ser levantados para essas MU, a fim de possibilitar uma melhor avaliação dos impactos antrópicos sobre elas. Este estudo fornece a primeira perspectiva sobre a diferenciação genética mundial de S. bredanensis.
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To ensure the authentication of fishery products lacking biological characters, rapid species identification methods are required. Two DNA- and protein-based methods, PCR-SSCP (polymerase chain reaction - single strand conformation polymorphism) of a 464 bp segment of the cytochrome b – gene and isoelectric focusing (IEF) of water-soluble proteins from fish fillets, were applied to identify fillets of (sub-) tropical fish species available on the European market. Among the samples analysed were two taxonomically identified species from the family Sciaenidae and one from Sphyraenidae. By comparison of DNA- and protein patterns of different samples, information about intra-species variability of patterns, and homogeneity of batches (e.g. fillet blocks or bags) can be obtained. PCR-SSCP and IEF may be useful for pre-checking of a large number of samples by food control laboratories. Zusammenfassung Zur Sicherstellung der Authentizität von Fischerei-Erzeugnissen ohne biologische Merkmale sind schnelle Verfahren zur Speziesidentifizierung hilfreich. Zwei Methoden der DNA- bzw. Protein-Analyse wurden eingesetzt, um Filets (sub-) tropischer Fischarten, die auf dem europäischen Markt angeboten werden, zu identifizieren. Bei diesen Methoden handelt es sich um die PCR-SSCP (Polymerase-Kettenreaktion – Einzelstrang-Konformationspolymorphismus) – Analyse der PCR-Produkte und die IEF (isoelektrische Fokussierung) der wasserlöslichen Fischmuskelproteine. Unter den untersuchten Proben waren zwei taxonomisch bestimmte Arten aus der Familie Sciaenidae und eine Spezies aus der Familie Sphyraenidae. Durch Vergleich der DNA- bzw. Proteinmuster lassen sich Informationen über die intra-spezifische Variabilität solcher Muster und die Einheitlichkeit von Partien (beispielsweise Filetblöcke oder Filetbeutel) gewinnen. PCR-SSCP und IEF können in Laboratorien der Lebensmittelüberwachung als Vortest gerade bei hohen Probenzahlen sinnvoll eingesetzt werden.
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Nos últimos anos, duas espécies de lagostas sapateiras, Scyllarides brasiliensis e S. deceptor, vêm se destacando nos desembarques pesqueiros de lagostas do Atlântico Sul Ocidental. Para espécies comercialmente importantes, o desenvolvimento de estudos que permitam conhecer a variabilidade e entender a dinâmica populacional é fundamental. Assim, o objetivo do primeiro capítulo desta tese foi avaliar a diversidade genética e a estrutura populacional dessas duas lagostas ao longo de aprox. 2.800 km da costa da América do Sul. Para as análises, foram empregados marcadores mitocondriais (citocromo oxidase I: COI; e a região controle: RC) e marcadores nucleares (13 loci de microssatélites desenvolvidos nesta tese). As duas espécies apresentaram altos níveis de variabilidade (S. deceptor: N = 200, mtDNA: h > 0,841, π > 0,005; microssatélites: He = 0,685; S. brasiliensis: N = 211, He = 0,554), distribuídos homogeneamente entre as localidades (S. deceptor: ΦST < -0,004, ΦCT < 0,016, FST global = 0,001, Dest global = 0,003, FCT < 0,002, P > 0,05, K = 1; S. brasiliensis: FST global = 0,004, Dest global = 0,001, FCT < 0,004, P > 0,05, K = 1). A ausência de estruturação nas duas espécies pode estar relacionada a características biológicas que promovem a conectividade entre localidades geograficamente distantes, como alta fecundidade e alto potencial de dispersão das larvas planctônicas. Além disso, os dados mitocondriais sugerem que a história demográfica de S. deceptor foi marcada por eventos de expansão populacionais e geográficos possivelmente relacionados às condições ambientais favoráveis dos episódios interglaciais do Pleistoceno Médio-Tardio. Diversos estudos têm mostrado que os fenômenos de inserção de regiões mitocondriais no DNA nuclear (NuMts) e heteroplasmia limitam a correta amplificação e identificação dos marcadores mitocondriais. Em estudos filogenéticos e de genética de populações, a presença inadvertida de sequências de diversas origens viola o principio de ortologia, o que pode resultar em inferências evolutivas erradas. Assim, o objetivo do segundo capítulo desta tese foi identificar e caracterizar os possíveis NuMts e sequências heteroplásmicas de três regiões mitocondriais (COI, RC e o gene da subunidade maior do RNA ribossomal: 16S) em quatro espécies do gênero Scyllarides (S. aequinoctialis, S. brasiliensis, S. deceptor e S. delfosi). A clonagem e sequenciamento de extratos de DNA genômico e DNA enriquecido com mtDNA revelaram que os genomas destas espécies podem exibir NuMts (que divergem entre 0,6 e 17,6% do mtDNA) e heteroplasmia (que divergem < 0,2% do mtDNA prevalente). Os NuMts surgiram possivelmente de vários eventos independentes de integração ao núcleo ao longo da história evolutiva do gênero Scyllarides. Dependendo do seu grau de similaridade com o mtDNA, a presença de NuMts nas análises filogenéticas no nível de gênero pode causar superestimativa do número de espécies e alterações nos comprimentos dos ramos e nas relações filogenéticas entre espécies.
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Western Atlantic synodontid species were studied as part of an ongoing effort to reanalyze Caribbean shorefish diversity. A neighbor-joining tree constructed from cytochrome c oxidase I (COI) data revealed 2 highly divergent genetic lineages within both Synodus intermedius (Agassiz, 1829) (Sand Diver) and S. foetens (Linnaeus, 1766) (Inshore Lizardfish). A new species, Synodus macrostigmus, is described for one of the S. intermedius lineages. Synodus macrostigmus and S. intermedius differ in number of lateral-line scales, caudal pigmentation, size of the scapular blotch, and shape of the anterior-nostril flap. Synodus macrostigmus and S. intermedius have overlapping geographic and depth distributions, but S. macrostigmus generally inhabits deeper water (>28 m) than does S. intermedius and is known only from coastal waters of the southeastern United States and the Gulf of Mexico, in contrast to those areas and the Caribbean for S. intermedius. Synodus bondi Fowler, 1939, is resurrected from the synonymy of S. foetens for one of the S. foetens genetic lineages. The 2 species differ in length and shape of the snout, number of anal-fin rays, and shape of the anterior-nostril flap. Synodus bondi and S. foetens co-occur in the central Caribbean, but S. bondi otherwise has a more southerly distribution than does S. foetens. Redescriptions are provided for S. intermedius, S. foetens, and S. bondi. Neotypes are designated for S. intermedius and S. foetens. A revised key to Synodus species in the western Atlantic is presented.
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We provide morphological and molecular evidence to recognize a new species of skate from the North Pacific, Bathyraja panthera. We also resurrect the skate subgenus Arctoraja Ishiyama, confirming its monophyly and the validity of the subgenus. Arctoraja was previously recognized as a distinct subgenus of Breviraja and later synonymized with Bathyraja (family Rajidae). Although the nominal species of Arctoraja have all been considered synonyms of Bathyraja parmifera by various authors, on the basis of morphometric, meristic, chondrological, and molecular data we recognize four species, including the new species. Species of Arctoraja are distributed across the North Pacific Ocean and adjacent seas from southern Japan to British Columbia. Bathyraja parmifera is abundant in the eastern Bering Sea, Aleutian Islands, and northern Gulf of Alaska; B. smirnovi is a western Pacific species found in the Sea of Okhotsk and Sea of Japan; B. simoterus is restricted to waters around the northern and eastern coasts of Hokkaido, Japan; and the new species B. panthera is restricted to the western Aleutian Islands. Bathyraja panthera is diagnosed by its color pattern of light yellow blotches with black spotting on a greenish brown background, high thorn and vertebral counts, chondrological characters of the neurocranium and clasper, and a unique nucleotide sequence within the mitochondrial cytochrome oxidase gene. Furthermore, the species presently recognized as Bathyraja parmifera exhibits two haplotypes among specimens from Alaska, suggesting the possibility of a second, cryptic species.
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Ciguatoxins (CTX) are polyether neurotoxins that target voltage-gated sodium channels and are responsible for ciguatera, the most common fish-borne food poisoning in humans. This study characterizes the global transcriptional response of mouse liver to a symptomatic dose (0.26 ng/g) of the highly potent Pacific ciguatoxin-1 (P-CTX-1). At 1 h post-exposure 2.4% of features on a 44K whole genome array were differentially expressed (p ≤ 0.0001), increasing to 5.2% at 4 h and decreasing to 1.4% by 24 h post-CTX exposure. Data were filtered (|fold change| ≥ 1.5 and p ≤ 0.0001 in at least one time point) and a trend set of 1550 genes were used for further analysis. Early gene expression was likely influenced prominently by an acute 4°C decline in core body temperature by 1 h, which resolved by 8 h following exposure. An initial downregulation of 32 different solute carriers, many involved in sodium transport, was observed. Differential gene expression in pathways involving eicosanoid biosynthesis and cholesterol homeostasis was also noted. Cytochrome P450s (Cyps) were of particular interest due to their role in xenobiotic metabolism. Twenty-seven genes, mostly members of Cyp2 and Cyp4 families, showed significant changes in expression. Many Cyps underwent an initial downregulation at 1 h but were quickly and strongly upregulated at 4 and 24 h post-exposure. In addition to Cyps, increases in several glutathione S-transferases were observed, an indication that both phase I and phase II metabolic reactions are involved in the hepatic response to CTX in mice.
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采用改进的的分离纯化方法从菠菜叶绿体中获得了纯度和活性、Chl a 和β-carotene含量较高的Cyt b6f制剂。利用吸收光谱、CD光谱和共振喇曼光谱对Cyt b6f蛋白复合体中的β-carotene分子的构型及构象进行了研究。结果表明,无论是结合在蛋白复合体上还是处于自由状态,该β-carotene都是一种特殊的9-顺式构型的分子;在蛋白复合体中,该9-顺式β-carotene存在于一种不对称的蛋白环境中,但从喇曼光谱中没有观察到构象扭曲现象。SDS处理前、后的荧光激发光谱和光破坏的研究表明Cyt b6f中的β-carotene不能有效地向Chl a传递光能,但对Chl a具有明显的光保护功能,因而说明β-carotene分子是Cyt b6f的天然结构和功能成分。根据这些实验结果和文献的有关报道,提出了β-carotene在Cyt b6f中可能的光保护机理模型,,即在Cyt b6f中,Chl a不是单线态氧的主要发生源,单线态氧主要由Rieske[Fe-s]中心产生,β-carotene不具有直接淬灭Chl a三线态的功能,其主要功能是作为抗氧化剂抵御Rieske[Fe-s]中心产生的单线态氧对Chl a的攻击,从而保护Cyt b6f中Chl a免受强光照射的破坏。 利用非变性凝胶电泳和硫酸铵沉淀对Chl a在Cyt b6f中的结合和解离现象进行了研究,观察到Chl a的解离与Rieske蛋白的解离及Cyt b6f复合体单体化的关系比较密切,膜脂能够有效地抵制这三个过程的发生,推测膜脂的作用位置位点可能位于Cyt b6f二聚体中两个单体之间的交界处。色素重组实验表明缺失Rieske[Fe-S]蛋白的Cyt b6f单体不能有效的和Chl a重组。 利用从菠菜叶绿体中分离纯化出的缺脂Cyt b6f与从菠菜类囊体分离纯化的膜脂进行体外重组,检测了不同膜脂对Cyt b6f催化电子传递活性的影响。结果表明:被检测的五种膜脂单半乳糖基甘油二酯(MGDG)、双半乳糖基甘油二酯 (DGDG),磷脂酰胆碱(PC),磷脂酰甘油(PG)和硫代异鼠李糖基甘油二酯(SQDG)对Cyt b6f催化电子传递的活性均有明显的促进作用,但促进的程度各不相同。不带电荷的MGDG和DGDG及分子整体呈电中性的PC对促进Cyt b6f催化电子传递的活性非常用效,最适条件下可分别使其活性提高89%、75%和77%;而带负电荷的PG和SQDG的活性促进作用则相对较弱,最适条件下仅可使其活性分别提高43%和26%。由此可见,膜脂对Cyt b6f活性的促进作用可能与这些膜脂分子的带电性质密切相关。
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本文由两部分组成,一部分是关于一组新型除草剂(K-15,K-23)的抑制特性及作用位点的研究;另一部分是关于碳酸氢盐对细胞色素b-559高电势的保护作用的研究。 在第一部分,我们首先研究了抑制剂K-23对Psn放氧活性、DCIP光还原和可变荧光等光合特性的影响。研究发现,K-23在低浓度时刺激放氧活性,而在相对高浓度时抑制放氧活性。但是,K-23在低浓度时却有效地抑制了可变荧光。这些数据表明了新型抑制剂的抑制反应是基于氧化还原作用而不是猝灭作用。此外,通过采用胰蛋白酶消化类囊体膜的方式初步检测了新型抑制剂的作用部位,其结果表明:虽然新型抑制剂抑制受体侧电子传递,但它的抑制部位与DCMU不同。 其次,研究了新型抑制剂对光系统II色素蛋白复合体与多肽组分的影响及抑制剂的键合蛋白。应用SDS-PAGE技术,发现新型抑制剂主要作用于光系统II的反应中心蛋白。用温和的Deriphat-PAGE分析也证实了新型抑制剂作用于核心复合物,导致核心复合物二聚体消失。 进一步用SDS-PAGE分析新型抑制剂对Psn多肽组分的影响,发现新型抑制剂主要影响D.、D2、CP43和CP47。用荧光发射的方法确定了K-15键合在D2蛋白上。 最后,结合荧光动力学和HPLC方法,分别从定性和定量的角度,以核心复合物以及抑制剂存在下从BBY中分离的核心复合物为研究对象,详细研究了抑制剂对QA的取代作用。研究发现,在无去垢剂或低浓度去垢剂存在情况下,由于不能创造出适合于QA存在的疏水环境,我们没有得到QA被K-15取代的实验证据。而在抑制剂K-15存在下,用2.2% HTG从BBY分离的核心复合物的实验中,检测不到正的可变荧光Fv,而是得到了降低的FM,这个结果表明QA已被抑制剂在它的作用位点处所取代。 在第二部分,研究了pH5.0—7.0范围内碳酸氢盐对Cyt b-559氧化还原状态转变的影响。首先研究了pH5.0~7.0条件下碳酸氢盐对PSII Cyt b-559还原减氧化差异吸收光谱的影响,发现铁氰化钾还原的PSII Cyt b-559 HP的含量随介质pH值的降低而减少。然而,碳酸氢盐的加入阻止了由于介质pH降低而引起的Cyt b-559由高电势向低电势的转化。比如,当样品温育在pH5.0的介质中,铁氰化钾还原的Cyt b-559 HP含量占总量的25%-30%,当介质中加入2mmol/L碳酸氢盐后Cyt b-559 HP的含量上升,占总量的50%-56%。碳酸氢盐效应对氢醌还原的Cyt b-559HP含量的影响尤为显著。pH6.5时碳酸氢盐对Cyt b-559的还原氧化状态的影响不显著。其次,分别研究了PSII经Tris处理去除锰簇和三个外周蛋白及NH20H处理去除锰簇和17 kDa和23 kDa后,碳酸氢盐对Cytb一559 HP影响的pH依赖值,发现不论在pH5.0还是pH6.5的介质中碳酸氢盐效应都不存在。 综合以上实验结果,我们认为碳酸氢盐对酸化引起的Cyt b-559氧化还原状态的影响与它和锰的作用有关,但也不能排除钙离子与碳酸氢盐之间的协同作用。
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细胞色素b6f蛋白复合体(Cyt b6f)是光合链中连接两个光系统(PSII 和PSI)的中间电子载体蛋白复合物,其主要的生理功能是催化电子传递和质子跨膜转移,形成跨膜质子电化学梯度,为ATP的合成提供能量,在光合作用光能转化过程中占有很重要的地位。细菌和莱茵衣藻Cyt b6f的晶体结构已于2003年底获得了近原子水平的解析,但有关该复合物中两种色素(Chl a和β-Car)的生理功能及其机理尚无明确的解释。预计它们将成为今后几年的研究热点,因为揭示Cyt b6f蛋白复合体中Chl a和β-Car分子的生理功能对于进一步阐明光合作用高效转能及其调控的分子机理具十分重要的意义。鉴于目前尚未见到海洋绿藻Cyt b6f的报道,本文以海洋绿藻—假根羽藻(Bryopsis corticulans)类囊体膜上的Cyt b6f蛋白复合体为对象,对其中的类胡萝卜素的分子结构与生理功能进行了比较系统地研究。 首先,我们改进了原用于菠菜类囊体膜Cyt b6f的分离、纯化流程,在原流程的基础上增加了一次2 mol/L NaBr洗膜,彻底地去除了膜表面的杂蛋白;还调整了第二次硫酸铵分级沉淀时的饱和度,并将38-45%饱和度下的沉淀物确定为需要收集的Cyt b6f制剂。采用此改进的流程,我们首次从假根羽藻类囊体膜中分离纯化了高活性、高纯度的Cyt b6f制剂。SDS-PAGE分析的结果显示该制剂的4个多肽亚基 (Cytf 、Cyt b6 、Rieske[Fe-s]及亚基IV)的表观分子量分别为34.8、24.0、18.7和16.7 kD;Cyt b6 / f 比值接近2.0, 其纯度值为9.9 nmol cyt f/mg;其催化电子传递的活性 (C10-PQH2→PC)为73 e/s。HPLC 和共振拉曼光谱分析表明,假根羽藻Cyt b6f中的类胡萝卜素为α-胡萝卜素分子,它是一种在Cyt b6f中尚未报道过的类胡萝卜素。定量分析表明,每个假根羽藻Cyt b6f单体中全反式(all-trans)和9顺式(9-cis)α-胡萝卜素的含量分别为0.2和0.7个分子,另外还含有1.2分子的Chl a。CD光谱分析表明该9-cis-α-胡萝卜素处在一个不对称的蛋白环境中。TLC分析表明该制剂是一种缺脂的Cyt b6f蛋白复合体。 采用稳态荧光激发光谱,时间分辨吸收光谱及Chl a的光破坏实验对假根羽藻Cyt b6f中α-胡萝卜素的功能进行了研究。结果表明,Cyt b6f中α-胡萝卜素可以将它吸收的光能传递给Chl a,其能量传递效率为62.4%,提出α-胡萝卜素分子与Chl a分子之间的单线态能量传递是遵从Föster 机制进行的;α-胡萝卜素分子对Chl a分子有一定的光保护作用,这种保护作用是通过清除单线态氧来实现的。另外还发现Cyt b6f中的Chl a分子可能与其周围的氨基酸残基存在相互作用,认为这是其进行自我光保护的一种方式。 此外,还采用HPLC研究了光和暗交替对假根羽藻Cyt b6f中α-胡萝卜素构型的影响,并对假根羽藻Cyt b6f选择结合α-胡萝卜素的原因进行了初步的分析。
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细胞色素b6f蛋白复合体(Cytochrome b6f complex, Cyt b6f)是光合膜上参与光合作用原初反应过程的主要膜蛋白超分子复合体之一。莱茵衣藻和嗜热蓝细菌的Cyt b6f三维晶体结构均显示,每Cyt b6f单体分子含有1分子Chlorophyll a (Chl a ),充分肯定了Chl a 是Cyt b6f天然成分的观点(Kurisu et al,2003;Stroebel et al,2003)。研究表明不同来源的Cyt b6f中Chla单线激发态寿命(或荧光寿命)并不一样,多数的研究结果认为Cyt b6f中Chla单线激发态寿命只有200ps左右,但是也有Cyt b6f中Chla单线激发态寿命为~600ps的报道;而甲醇中游离Chl a 的单线激发态寿命为4ns左右。针对Cyt b6f中Chla单线激发态寿命快速淬灭的现象,Dashdorj 等(2005)根据晶体结构推测Cyt b6f中Chla单线激发态和邻近的Cyt b6亚基上Tyr105残基发生电子交换传递,从而快速淬灭Chla单线激发态,减少了三线态Chl a和单线态氧的产生,并且认为这是Cyt b6f保护自身不受单线态氧破坏的一种机制,但是这一推测缺乏有力的证据。另外,Cyt b6f中Chla的功能仍然未知。本文以菠菜Cyt b6f为对象,结合多种实验手段,测定了菠菜Cyt b6f中Chl a单线激发态寿命,并对复合体中Chl a 单线激发态淬灭的机理进行了深入研究。此外,我们还对复合体中Chl a 可能的功能进行了初步地探讨。获得了如下的结果: 1.针对不同来源的Cyt b6f中Chla单线激发态寿命(或荧光寿命)测定结果不同的报道,仔细分析了其中的原因,发现除了样品来源的差异外,使用不同的去垢剂可能是一个不可忽视的因素。在实验中,不同的研究者分别采用了十二烷基麦芽糖苷(n-Dodecyl β-D-maltoside,DDM,)和八烷基葡萄糖苷(n-Octyl β-D-glucopyranoside,β-OG)作为溶解样品的去垢剂。因此,本文借助稳态吸收和稳态荧光光谱、瞬态光散射技术,CD光谱和亚皮秒时间分辨吸收光谱等技术,分别研究了这两种去垢剂对Cyt b6f结构和功能的不同影响。结果表明,DDM去垢剂能使Cyt b6f处于较好的分散体系中,其中血红素和Chl a分子处于特定的蛋白环境中,不会导致Cyt b6f变性;而β-OG去垢剂会使Cyt b6f产生聚合现象,其中的血红素和Chl a与蛋白环境的相互作用减弱,和DDM相比其电子传递活性显著降低,Chl a单线激发态寿命延长,Chl a更容易被光破坏。通过这一工作,我们优化和确定了Cyt b6f的溶解条件,为下面的研究工作打下了良好的基础。 2.利用Tyr的特异性修饰剂p-Nitrobenzenesulfonyl Fluoride(NBSF)对Cyt b6f样品进行特性修饰,经原子吸收谱、荧光谱、CD谱、质谱等方法对修饰后的样品进行鉴定,并结合时间分辨飞秒吸收光谱技术,测得修饰后的样品在660nm激发下Chl a 单线激发态寿命延长,从而在实验上提供了Tyr与淬灭Chla单线激发态有关的证据。但是对Cyt b6f 中Chl a瞬态吸收图谱仔细研究表明,菠菜Cyt b6f 中Chl a单线激发态快速淬灭过程中并没有发现Tyr与Chl a 之间发生电子传递时所形成的Chla•¯。以上结果表明,Cyt b6f 中Chl a单线激发态快速的淬灭确实和邻近的Tyr105有关,但是与Dashdorj 等提出的Chla单线激发态和Tyr105残基发生了电子交换传递从而淬灭Chla单线激发态这一想法不符,关于这一问题值得进一步深入研究。 3.红光和绿光对Cyt b6f 照射,Cyt f可以被还原,并且红光比绿光更容易使Cyt f 还原,暗示Cyt f 的还原与Chl a 的关系密切,有可能是Chl a 被激发后,其被激发的电子传给Cyt f。对这一现象的进一步研究表明,Cyt b6f在光照条件下,Cyt f 的还原与体系内C10-PQ库的氧化还原状况相关,氧化型的C10-PQ可能介导电子从Chla传向Cyt f。由于在体内质体醌库的氧化还原状态往往决定Cyt b6f 的氧化还原状态,而通过对Cyt b6f不同氧化和还原状态的吸收谱和荧光谱的研究表明,氧化态和还原态的Cyt b6f 中,Chl a 与蛋白的结合状态是有差异的。这些差异可能暗示着Chl a 分子在行使其功能时与复合体的氧化还原状态是有关系的。通过以上的结果,对Cyt b6f中Chl a 可能的功能进行了假设。 4.此外,我们还发现Cyt b6f具有明显的过氧化物酶活性。在0.1 mmol/L乙酸钠缓冲液,pH3.6,25℃,[H2O2] <40mmol/L的条件下,其催化反应的速度常数为kobs=26±1.2M•s-1;对H2O2的Km 值为50mmol/L,对guaiacol的Km 值为2mmol/L;反应的最适pH为3.6,最适离子强度为0.1,最适温度为35℃。推测Cyt b6f的这种过氧化物酶活性可能是在胁迫环境下使Cyt b6f中的血红素和Chl a 分子免受H2O2的破坏。
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Cyt b-559是光系统II反应中心的成分之一,它由亚基和亚基组成的。在Cyt b-559中,血红素辅基与两个亚基中的组氨酸连接成有功能的蛋白,并维持PSII的功能稳定性。前人曾将与血红素相连的His突变,导致Cyt b-559功能和PSII稳定性的丧失。基于此研究,本文采用定点突变技术,将亚基中与His23位置最近的上游氨基酸Arg18分别用Gly和Glu取代,下游氨基酸Ser24用Phe取代,获得了衣藻Cyt b-559的突变体。对突变体的分析,有以下新结果:突变体都能进行光合自养,但无论在异养培养基上还是自养培养基上,和对照相比,其生长速度非常缓慢; PSII的活性分析,表明PSII的放氧活性为野生衣藻细胞的50%~80%, Fv/Fm 的荧光参数为40%~70%;对突变体进行强光(1000μE•m-2•s-1)照射,10min后,其放氧活性都降低为0,而野生型衣藻还保持35%的活性;提取类囊体膜蛋白,进行SDS-PAGE电泳和Western-blotting分析,显示突变体的膜蛋白与对照无显著差异。这些结果说明对围绕血红素环境的固有氨基酸的改变,虽然并没有明显影响类囊体膜蛋白的表达和组成,但是却影响了衣藻细胞的生长和PSII的活性,增加了衣藻细胞对强光的敏感性,降低了衣藻细胞自身的光保护能力。这说明靠近血红素配位环境的氨基酸Arg和Ser,尤其是Arg,对Cyt b-559的功能维持不可缺少,对于维持PSII的活性也很重要。
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The phylogenetic relationships among worldwide species of genus Ochotona were investigated by sequencing mitochondrial cytochrome b and ND4 genes. Parsimony and neighbor-joining analyses of the sequence data yielded congruent results that strongly indicated three major clusters: the shrub-steppe group, the northern group, and the mountain group. The subgeneric classification of Ochotona species needs to be revised because each of the two subgenera in the present classification contains species from the mountain group. To solve this taxonomic problem so that each taxon is monophyletic, i.e., represents a natural clade, Ochotona could be divided into three subgenera, one for the shrub-steppe species, a second for the northern species, and a third for the mountain species. The inferred tree suggests that the differentiation of this genus in the Palearctic Region was closely related to the gradual uplifting of the Tibet (Qinghai-Xizang) Plateau, as hypothesized previously, and that vicariance might have played a major role in the differentiation of this genus on the Plateau, On the other hand, the North American species, O. princeps, is most likely a dispersal event, which might have happened during the Pliocene through the opening of the Bering Strait. The phylogenetic relationships within the shrub-steppe group are worth noting in that instead of a monophyletic shrub-dwelling group, shrub dwellers and steppe dwellers are intermingled with each other. Moreover, the sequence divergence within the sister tars of one steppe? dweller and one shrub dweller is very low. These findings support the hypothesis that pikes have entered the steppe environment several times and that morphological similarities within steppe dwellers were due to convergent evolution. (C) 2000 Academic Press.