糖类组学与脂质组学杂志
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原核生物代谢氧化还原稳态的评价

桑娜·克鲁拉

这项工作的重点是原核微生物中的细胞氧化还原稳态，特别是与大肠杆菌和光合自养蓝藻集胞藻中烟酰胺腺嘌呤辅因子 [NADP(H) 和 NAD(H)] 代谢 相关 的 因素。PCC 6803。这些辅因子参与细胞中的众多电子转移反应，将酶促反应与生物合成反应和内务功能的整体能量代谢联系起来。因此，全面了解相互作用和调节回路对于理解不同环境条件的适应至关重要 ，例如涉及蓝藻自养和异养生长模式之间转变的那些。主要目的是研究质子梯度耦合吡啶核苷酸转氢酶 PntAB 的作用。集胞藻中 PntAB 的功能表征与结构建模相结合 。PCC 6803 已经实施，并且已经创建了信息丰富的网络来识别不同生物体中参与 NADP(H) 调节的新候选物。此外，通过在 大肠杆菌中厌氧发酵条件和不同pH值下的缺失和过表达突变体来研究PntAB。具体来说，该举措是为了阐明在葡萄糖分解的替代分解代谢途径水平上辅因子氧化还原平衡的调节在多大程度上发生，以及 PntAB 在这些特定条件下的作用是什么。该方法是产生 pntAB 过表达和敲除菌株，并通过使用 C 13 标记的葡萄糖分析局部氨基酸比率的分布来比较它们的表型生长特性以及中心碳代谢^的 变化作为探针。氧化还原化学是一种内在的 植物新陈代谢的一部分。细胞氧化还原状态是​​由各种氧化还原活性物质的氧化或还原决定的，这些氧化还原活性物质参与大量的代谢反应。在叶绿体中，铁氧还蛋白 (Fdx) 和 NADPH 等还原剂由光合电子传递链产生，并与 ATP 一起生成糖磷酸盐、氨基酸和许多其他代谢物，供应给细胞的其余部分。除此之外，NAD(P)H 代谢还参与细胞质中的糖酵解、发酵和氧化戊糖磷酸途径 (OPP)、三羧酸 (TCA) 循环、呼吸电子传递和线粒体中的生物合成过程等核心  过程，以及质体、线粒体和过氧化物酶体中的光呼吸。除了作为代谢的固有部分之外，氧化还原状态在代谢调节中也发挥着积极作用。在这方面，氧化还原状态作为细胞代谢的主要整合者发挥作用，同时受到代谢过程的调节。这使得能够根据环境条件的变化重新调整整体代谢途径和氧化还原状态稳态，包括基因表达的重新编程和通过硫醇二硫化物调节对靶酶进行翻译后修饰。过去几年仅部分发现了潜在的信号通路。虽然人们对光合作用过程的光激活中涉及的氧化还原状态信号了解很多，但对质体中其他代谢途径和质体外代谢的氧化还原调节知之甚少。虽然最近的研究提供了证据证明存在协调不同细胞器（例如质体、线粒体和细胞核）之间的代谢和基因表达的氧化还原信号，但其性质尚未阐明。在这篇综述中，我们将描述代谢的氧化还原状态控制以及细胞和亚细胞水平上氧化还原状态的代谢控制，主要关注翻译后机制。尽管有大量关于氧化还原状态调节基因表达的文献，但我们只会顺便描述一下，因为它是最近几篇优秀评论的主题。在第一部分中，将在其亚细胞背景下描述与氧化还原状态相关的代谢过程，关于氧化还原状态调节特性和参与其协调的细胞器内信号。在这方面，我们的主要重点放在质体、线粒体和过氧化物酶体等细胞器上，读者可以参考其他综合评论，了解氧化还原状态的细胞质和质外体方面的详细信息，仅对氧化还原状态中最重要的特征进行广泛的概述。这里提供了细胞代谢和功能的背景。在第二部分中，我们将讨论细胞水平上的整合，同时主要关注协调不同亚细胞区室之间代谢的氧化还原状态调节的细胞器间信号。质体氧化还原状态生物学 和过氧化物酶体，读者可参考其他综合评论，了解氧化还原状态的细胞质和质外体方面的详细信息，此处仅提供细胞代谢和功能背景下最重要特征的广泛概述。在第二部分中，我们将讨论细胞水平上的整合，同时主要关注协调不同亚细胞区室之间代谢的氧化还原状态调节的细胞器间信号。质体氧化还原状态生物学 和过氧化物酶体，读者可参阅其他综合评论，了解氧化还原状态的细胞质和质外体方面的详细信息，此处仅提供细胞代谢和功能背景下最重要特征的广泛概述。在第二部分中，我们将讨论细胞水平上的整合，同时主要关注协调不同亚细胞区室之间代谢的氧化还原状态调节的细胞器间信号。质体氧化还原状态生物学 我们将讨论细胞水平上的整合，同时主要关注协调不同亚细胞区室之间代谢的氧化还原状态调节的细胞器间信号。质体氧化还原状态生物学 我们将讨论细胞水平上的整合，同时主要关注协调不同亚细胞区室之间代谢的氧化还原状态调节的细胞器间信号。质体氧化还原状态生物学 叶绿体是植物特有的细胞器，具有重要的特性，最突出的是它们进行产氧光合作用的能力。在此过程中，光能被类囊体膜中的光系统 I (PS I) 和 II (PS II) 吸收，并用于激活光合电子传递。线性电子流需要两个光系统串联工作，导致电子从水转移到 NADP ⁺ 以生成 NADPH 作为还原力和跨类囊体质子梯度， 通过 CF ₀ F ₁ ATP 酶驱动 ATP 合成。这涉及通过 质体醌 (PQ)（细胞色素 b ₆ f）从 PS II 到 PS I 的电子转移  复合物和质体蓝素作为额外的氧化还原载体。在 PS I 的基质侧，电子随后被捐赠给 Fdx，Fdx 作为移动电子载体，通过Fdx-NADP-还原酶 (FNR)将电子分配给 NADP ⁺  以产生 NADPH 或直接分配给位于基质中的特定过程，例如如S和N同化、叶绿素和脂肪酸的合成以及涉及叶绿体氧化还原调节的反应。在后者中，电子通过 Fdx-Trx 还原酶 (FTR ) 从 Fdx 转移到硫氧还蛋白 (Trxs  )。Trx 是含有氧化还原活性二硫基团的小型调节蛋白，可控制靶蛋白的硫醇-二硫键交换。在植物中，Trxs 包含一个中等大小的基因家族，具有 10 种不同的亚型（f1-2、  m 1-4、  x、  y 1-2 和 z ) 位于拟南芥叶绿体中，而其他亚型位于细胞质和线粒体中。 使用纯化蛋白的体外 研究表明，Trxs  f 和 m 参与基质代谢的调节，而 x、y 和 z 型则充当抗氧化酶的还原底物。最近，遗传学研究被用来进一步剖析不同Trxs 在体内的具体作用，为Trxs f 和 m的不同亚型 在植物中具有不同功能提供证据 。