The Components of the CO2 Concentrating Mechanism of Chlamydomonas reinhardtii

莱茵衣藻 CO2 浓缩机构的组成

基本信息

  • 批准号:
    9904425
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 37.5万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    1999
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    1999-08-01 至 2003-01-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Aquatic photosynthetic organisms account for almost 50% of the Earth's CO2 fixation and O2 evolution. Due to the slow diffusion of CO2 in water, algae have developed methods of facilitating CO2 and HCO3- uptake to enhance photosynthesis. Unicellular algae, including Chlamydomonas reinhardtii, have the capacity to concentrate CO2 internally, allowing these organisms to grow photoautotrophically at very low external CO2 concentrations. This CO2 concentrating mechanism is inducible; it is present only in cells that have been grown with limiting CO2 conditions. A model has been proposed to explain how CO2 is concentrated in eukaryotic unicellular algae. In this model there is a mechanism for bicarbonate accumulation, a packaging of Rubisco and a generation of CO2 at the location of Rubisco. This model successfully addresses the question of how algae can concentrate CO2, a molecule that can readily diffuse through biological membranes. Essentially, HCO3- which does not cross membranes readily is first accumulated in the chloroplast and CO2 is generated at or near the enzyme that fixes CO2, ribulose-1, 5-bisphosphate carboxylase/oxygenase (Rubisco). This allows Rubisco to catalyze the carboxylation reaction before the CO2 can leak from the cell. In the past three years it has been demonstrated that Rubisco is specifically located in the chloroplast pyrenoid. The carbonic anhydrase that dehydrates HCO3-, generating CO2 in the chloroplast has also been identified. In addition, membrane proteins induced by growth on low CO2 have been discovered. The function of these membrane proteins remains to be proven but they might function as HCO3- transporters. In this proposal three approaches have been outlined that will identify the physiological role of these membrane proteins. In the first approach, a series of mutations will be generated by insertional mutagenesis. The transformants will then be screened for cells that cannot grow on low CO2 levels and are defective in the CO2 concentrating mechanism. In cases where the insertion is located within the gene this approach will allow for the cloning of a gene that plays a part in the CO2 concentrating mechanism, facilitating the identification of that gene. The second approach will be to constitutively express specific membrane proteins that are normally only expressed under low CO2 to see if they enhance CO2 uptake and fixation. In this case, the gene of interest will be fused with a constitutive promoter. The third approach is to knock out specific genes to see if they are required for the operation of the CO2 concentrating mechanism. This approach relies upon rare homologous recombination events which have been demonstrated to occur in C. reinhardtii. An approach has been outlined that employs a positive selectable marker and a linked negative selectable marker that will allow us to identify rare homologous recombinations. This approach has been successful with other eukaryotic organisms. The characterization of the proteins of the CO2 concentrating mechanism will add to our understanding of how algae have increased their efficiency of CO2 fixation. An understanding of this process will also help scientists predict how marine organism might respond to increasing global CO2 concentrations.
水生光合生物几乎占地球二氧化碳固定和氧气释放的50%。 由于CO2在水中扩散缓慢,藻类已经开发出促进CO2和HCO 3吸收的方法来增强光合作用。 单细胞藻类,包括莱茵衣藻,有能力在内部集中CO2,使这些生物体在非常低的外部CO2浓度下生长。 这种CO2浓缩机制是可诱导的;它只存在于在有限CO2条件下生长的细胞中。 已经提出了一个模型来解释CO2是如何集中在真核单细胞藻类。 在该模型中,存在碳酸氢盐积累、Rubisco包装和在Rubisco位置产生CO2的机制。 这个模型成功地解决了藻类如何浓缩二氧化碳的问题,二氧化碳是一种很容易通过生物膜扩散的分子。 基本上,HCO 3-不容易穿过膜首先在叶绿体中积累,并且CO2在固定CO2的酶,核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)处或附近产生。 这使得Rubisco能够在CO2从细胞中泄漏之前催化羧化反应。 在过去的三年中,已经证明Rubisco特异性地定位于叶绿体蛋白核。 碳酸酐酶使HCO 3-脱水,在叶绿体中产生CO2也已被鉴定。 此外,还发现了在低CO2条件下生长诱导的膜蛋白。 这些膜蛋白的功能仍有待证实,但它们可能作为HCO 3-转运蛋白发挥作用。 在这个建议中,已经概述了三种方法,将确定这些膜蛋白的生理作用。 在第一种方法中,将通过插入诱变产生一系列突变。 然后将筛选转化体中不能在低CO2水平下生长并且在CO2浓缩机制中有缺陷的细胞。 在插入位于基因内的情况下,这种方法将允许克隆在CO2浓缩机制中起作用的基因,从而促进该基因的鉴定。 第二种方法是组成型表达通常仅在低CO2下表达的特定膜蛋白,以观察它们是否增强CO2吸收和固定。 在这种情况下,目的基因将与组成型启动子融合。 第三种方法是敲除特定的基因,看看它们是否是二氧化碳浓缩机制运作所必需的。 这种方法依赖于罕见的同源重组事件,已被证明发生在C。莱因哈德氏菌 已经概述了一种采用阳性选择标记和相连的阴性选择标记的方法,这将使我们能够识别罕见的同源重组。 这种方法在其他真核生物中也取得了成功。 CO2浓缩机制的蛋白质的表征将增加我们对藻类如何提高其CO2固定效率的理解。 对这一过程的理解也将有助于科学家预测海洋生物如何应对全球二氧化碳浓度的增加。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

James Moroney其他文献

MINIMALLY INVASIVE SOLUTIONS: ENDOSCOPIC MANAGEMENT OF A PERIAMPULLARY DUODENAL DUPLICATION CYST
  • DOI:
    10.1016/j.gie.2024.04.2922
  • 发表时间:
    2024-06-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
  • 作者:
    Ryan Shargo;James Moroney;Aaron Scott;Morgan Ekblad;Jessica Baran;Jerry Brown;Sara Karjoo;Michael Wilsey
  • 通讯作者:
    Michael Wilsey
Su2050 NORMATIVE VALUES AND STANDARDIZATION OF GASTRIC EMPTYING SCINTIGRAPHY IN PEDIATRIC GASTROPARESIS: A RETROSPECTIVE ANALYSIS
  • DOI:
    10.1016/s0016-5085(24)02571-x
  • 发表时间:
    2024-05-18
  • 期刊:
  • 影响因子:
  • 作者:
    Morgan Ekblad;Ryan Shargo;Jerry M. Brown;Kimberly Fagen;Carolena Trocchia;James Moroney;Rowan M. O'Flanagan;Jamie L. Fierstein;Jessica V. Baran;Lea Oliveros;Kimberly Law;Sara Karjoo;Michael Wilsey
  • 通讯作者:
    Michael Wilsey
微細藻類における CO_2 濃縮機構を担う新しい膜タンパク質 LCI1 とその制御
微藻中负责CO_2浓度机制的新型膜蛋白LCI1及其调控
  • DOI:
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    福澤秀哉、大西紀和,山野隆志,柳瀬麻理;Bratani Mukherjee;James Moroney
  • 通讯作者:
    James Moroney
微細藻類におけるCO2濃縮機構を担う新しい膜タンパク質LCI1とその制御
负责微藻CO2浓度机制及其调节的新膜蛋白LCI1
  • DOI:
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    大西紀和;山野隆志;柳瀬麻理;Bratani Mukherjee;James Moroney
  • 通讯作者:
    James Moroney

James Moroney的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('James Moroney', 18)}}的其他基金

CCM8: Eighth International Symposium on Inorganic Carbon Utilization by Aquatic Photosynthetic Organisms, May 27 - June 1, 2013, New Orleans, Louisiana
CCM8:第八届水生光合生物无机碳利用国际研讨会,2013 年 5 月 27 日至 6 月 1 日,路易斯安那州新奥尔良
  • 批准号:
    1316458
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 37.5万
  • 项目类别:
    Standard Grant
The role of carbonic anhydrase in photosynthesis in Arabidopsis
碳酸酐酶在拟南芥光合作用中的作用
  • 批准号:
    1146597
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 37.5万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Conference - 2008 CO2 Assimilation in Plants: Genome to Biome Gordon Research Conference, to be held at the University of New England in Biddeford, ME on August 17-22, 2008.
会议 - 2008 年植物中二氧化碳同化:基因组到生物群落戈登研究会议,将于 2008 年 8 月 17 日至 22 日在缅因州比迪福德的新英格兰大学举行。
  • 批准号:
    0813665
  • 财政年份:
    2008
  • 资助金额:
    $ 37.5万
  • 项目类别:
    Standard Grant
The Carbon Dioxide Concentrating Mechanism of Chlamydomonas Reinhardtii
莱因衣藻的二氧化碳浓缩机制
  • 批准号:
    0816957
  • 财政年份:
    2008
  • 资助金额:
    $ 37.5万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Components of the CO2 concentrating mechanism of Chlamydomonas reinhardtii
莱茵衣藻 CO2 浓缩机制的组成部分
  • 批准号:
    0516810
  • 财政年份:
    2005
  • 资助金额:
    $ 37.5万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Characterization of the CO2 Concentrating Mechanism of Chlamydomonas reinhardtii
莱茵衣藻 CO2 浓缩机制的表征
  • 批准号:
    0212093
  • 财政年份:
    2002
  • 资助金额:
    $ 37.5万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
The Carbon Dioxide Concentrating Mechanism of Chlamydomonas reinhardtii
莱茵衣藻的二氧化碳浓缩机制
  • 批准号:
    9632087
  • 财政年份:
    1996
  • 资助金额:
    $ 37.5万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
The Components of the CO2 Concentrating Mechanism of Chlamydomonas reinhardtii
莱茵衣藻 CO2 浓缩机构的组成
  • 批准号:
    9304662
  • 财政年份:
    1993
  • 资助金额:
    $ 37.5万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Proteins Associated with the Carbon Dioxide Concentrating Mechanism of Chlamydomonas reinhardtii
与莱茵衣藻二氧化碳浓缩机制相关的蛋白质
  • 批准号:
    9003917
  • 财政年份:
    1990
  • 资助金额:
    $ 37.5万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Presidential Young Investigator Award
总统青年研究员奖
  • 批准号:
    8957037
  • 财政年份:
    1989
  • 资助金额:
    $ 37.5万
  • 项目类别:
    Continuing Grant

相似国自然基金

基于接力催化的CO2加氢直接高选择性制乙烯多功能催化剂的研究
  • 批准号:
    JCZRYB202500767
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
页岩微纳米孔隙水的移动性及CO2-水-岩反应对CH4/CO2运移的影响机制
  • 批准号:
    JCZRQN202500299
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
深部咸水层CO2 封存盖层多尺度蠕变特性及临界幂律灾变机制
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
蒽醌功能化的介孔氮化碳催化有机污染物光降解耦合CO2光还原转化为燃料的研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
不同相态CO2对深部低渗不可采煤层气藏二氧化碳封存机制及潜力评估
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
新型核壳金属氧化物@沸石双功能催化剂可控制备及温室气体CO2加氢制乙烯反应机制的研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
海洋溶解CO2传感器应用于原位长期监测的适应性改进
  • 批准号:
    MS25D060007
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
基于多尺寸Ag基团簇电催化还原CO2的机器学习理论研究
  • 批准号:
    QN25A040007
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
有序合金电催化CO2还原
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    100.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
基于CuM纳米簇非对称脉冲电催化 CO2/NO3-共还原合成尿素研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    10.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目

相似海外基金

Collaborative Research: ORCC: Carbon fixation in future oceans: experimental adaptation of algal and cyanobacterial CO2-concentrating mechanisms to a changing climate
合作研究:ORCC:未来海洋的碳固定:藻类和蓝藻二氧化碳浓缩机制对气候变化的实验适应
  • 批准号:
    2222519
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 37.5万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: ORCC: Carbon fixation in future oceans: experimental adaptation of algal and cyanobacterial CO2-concentrating mechanisms to a changing climate
合作研究:ORCC:未来海洋的碳固定:藻类和蓝藻二氧化碳浓缩机制对气候变化的实验适应
  • 批准号:
    2222518
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 37.5万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Reconsidering algal CO2-concentrating organelles from the perspective of liquid-liquid phase separation
从液-液相分离角度重新思考藻类CO2浓缩细胞器
  • 批准号:
    20H03073
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 37.5万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Physiological and Molecular Analysis of the Cyanobacterial CO2 Concentrating Mechanism
蓝藻CO2浓缩机制的生理和分子分析
  • 批准号:
    RGPIN-2015-03710
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 37.5万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Creating a spatially defined, multidimensional, protein interactome of the eukaryotic algal CO2 concentrating mechanism
创建真核藻类 CO2 浓缩机制的空间定义、多维蛋白质相互作用组
  • 批准号:
    BB/R001014/1
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 37.5万
  • 项目类别:
    Research Grant
Physiological and Molecular Analysis of the Cyanobacterial CO2 Concentrating Mechanism
蓝藻CO2浓缩机制的生理和分子分析
  • 批准号:
    RGPIN-2015-03710
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 37.5万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Physiological and Molecular Analysis of the Cyanobacterial CO2 Concentrating Mechanism
蓝藻CO2浓缩机制的生理和分子分析
  • 批准号:
    RGPIN-2015-03710
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 37.5万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Rice Research Newton Fund: Exploiting a Cyanobacterial CO2 Concentrating Mechanism to Increase Photosynthesis and Yield in Rice
水稻研究牛顿基金:利用蓝藻二氧化碳浓缩机制提高水稻的光合作用和产量
  • 批准号:
    BB/N013662/1
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 37.5万
  • 项目类别:
    Research Grant
Physiological and Molecular Analysis of the Cyanobacterial CO2 Concentrating Mechanism
蓝藻CO2浓缩机制的生理和分子分析
  • 批准号:
    RGPIN-2015-03710
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 37.5万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Physiological and Molecular Analysis of the Cyanobacterial CO2 Concentrating Mechanism
蓝藻CO2浓缩机制的生理和分子分析
  • 批准号:
    RGPIN-2015-03710
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 37.5万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了