烟草线粒体和叶绿体中的功能固氮酶辅因子成熟酶NifB

时间：2022-07-26 10:18:41 来源：网络整理

摘要

工程植物合成固氮酶和吸收大气氮2将减少作物对工业氮肥的依赖。该技术可以通过表达原核固氮基因产物在植物体内组装功能固氮酶而实现。NifB是固氮酶的关键组分，因为它催化所有固氮酶活性位点辅因子生物合成的第一步。在这里，我们使用了30个不同的库nifB公司来源于不同门和生态位的序列，以恢复an的重氮营养生长藤黄固氮菌 nifB公司变种人。其中20个变种拯救了nifB公司突变表型尽管它们的系统发育距离A、维尼兰迪.由于铁钼辅因子（FeMo-co）生物合成途径中需要多个蛋白质相互作用，异源宿主固氮酶的成熟可分为独立的模块，这些模块包含相互作用的蛋白质，这些相互作用的蛋白质共同作用产生特定的中间产物。因此，nifB公司功能模块由nifB公司变体，以及A、维尼兰迪NifS和NifU蛋白（用于NifB[Fe]的生物合成4S4]簇）和FdxN铁氧还蛋白（用于NifB功能）在烟草叶绿体和线粒体。三种仿古NifB蛋白在叶绿体可溶性组分中高水平积累(乙酸甲烷八叠球菌和炼狱产甲烷球菌)或者线粒体(M、地狱和热自养甲烷热杆菌).这些NifB蛋白可以接受[Fe]4S4]在FeMo共合成中具有功能的NifU和团簇体外.在植物叶绿体和线粒体中积累大量的可溶性和功能性NifB蛋白是植物生物固氮工程的关键。

重要性生物固氮是将惰性大气中的二氮气体转化为氮反应性氨，是重氮细菌和古生菌固氮酶催化的反应。因为植物不能固定自身的氮，在谷类和其他作物中引入功能性固氮酶将减少我们对氮肥的强烈依赖。NifB是所有固氮酶活性位点辅因子的生物合成所必需的，NifB可以说是全球固氮中最重要的蛋白质。因此，NifB功能是设计植物固氮酶的必要条件。表达nifB公司从广泛的原核生物基因转化为模式重氮菌藤黄固氮菌显示出惊人的基因互补水平暗示固氮酶生物合成途径的可塑性。此外，我们还从烟草线粒体和叶绿体中获得了具有功能的NifB蛋白体外通过提供[Fe]进行重组后4S4]来自NifU的集群，为植物固氮酶辅助因子生物合成铺平了道路。

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