摘要
拟南芥核编码因子AtNusG是一个起源于细菌的叶绿体定位的蛋白，它具有N端的NGN结构域和C端的KOW结构域。AtNusG曾被认为是叶绿体转录机器的组分，它与 PEP 复合物的核心亚基 RpoB 共迁移并与 PEP 核心组分 PAP9可能存在相互作用。本硕士论文中，酵母双杂交和 BiFC 实验表明，AtNusG 同叶绿体 PEP 核心亚基蛋白不存在直接的相互作用，而免疫共沉淀分析证实了， AtNusG 同 PEP 复合物组分 PAP9 存在互作。遗传互补分析表明，AtNusGΔNGN结构域和AtNusGΔKOW结构域均不能互补拟南芥atnusg突变体，这表明，这两个功能结构域对于维持AtNusG蛋白的功能是必需的。序列比对显示，蓝细菌NusG和水稻中的OsNusG中分别有39%和62%的氨基酸序列同AtNusG序列相似。遗传分析表明，来自蓝细菌的NusG和来自水稻OsNusG均不能互补拟南芥atnusg突变体。同 atnusg 突变体在低温胁迫下的表型相似，这些异源互补植株的新生叶片在低温条件下均出现黄化。免疫印迹分析表明，它们体内光合作用蛋白D1、D2、CP47积累量均未恢复同野生型的积累量。相比之下，它们的积累量更接近atnusg突变体。这些结果表明，蓝细菌的NusG和水稻的OsNusG均不能互补拟南芥atnusg突变体。因而，在进化过程中，NusG家族蛋白可能出现了功能分化。在E. coli中，NusG, NusB和NusE形成转录抗终止复合物来参与基因表达调控，本实验室前期的工作也证明AtNusE同AtNusG，AtNusB存在相互作用。本论文在前面工作的基础上创建atnusg/atnusb-2双突变体。表型分析显示，在正常培养条件下，atnusg/atnusb-2双突变体相较于野生型，atnusg，以及atnusb-2单突变体呈现新生叶黄化。与之一致，免疫印迹结果表明，质体编码的光合蛋白PsaA、AtpA、AtpB、CP47、D1、D2和核编码的相关蛋白PsaD、PsaF积累量以及细胞色素复合物亚基PetC、PetD的积累均下降，光合超级复合物组装异常。这表明， AtNusG和AtNusB一起调控叶绿体基因的表达。此外，本论文工作对atnusg突变体新生叶片的高通量转录本测序分析发现，该突变体中质体基因 ycf5、rpoA、rbcL以及accD的转录终止位点可能存在异常。其中RHON1参与rbcL基因的转录终止，RHON1的缺失同时也导致rbcL的邻近基因序列accD转录异常。虽然酵母双杂交结果并未显示AtNusG与RHON1互作，但进一步的BiFC实验结果清楚的表明了AtNusG同RHON1蛋白在叶绿体内存在相互作用。这说明，AtNusG很可能同RHON1一起参与质体基因的转录终止。本论文研究工作表明AtNusG偶联转录机器和翻译机器，参与核糖体的生物发生以及质体基因的转录终止。本论文研究工作丰富了人们对AtNusG蛋白在叶绿体基因表达过程中的作用的认识。
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