A thylakoid-located carbonic anhydrase regulates CO2 uptake in the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803.
A thylakoid-located carbonic anhydrase regulates CO2 uptake in the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803.
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位于类囊体的碳酸酐酶调节蓝细菌集胞藻中的二氧化碳吸收。
DOI：
10.1111/nph.15575
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发表时间：
2018-12
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Hualing Mi
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Nan Sun;Xunling Han;Min Xu;Aaron Kaplan;George S Espie;Hualing Mi
碳酸酐酶（Carbonic anhydrases，CA）参与了光合生物对CO2的吸收和转化。然而，蓝藻的CO2吸收和细胞内转换的调节机制在很大程度上是未知的。我们报告了一个以前未被识别的类囊体位于CA Slr 0051（EcaB）的蓝藻集胞藻属PCC 6803，它具有CA活性，以调节CO2吸收的表征。失活ecaB刺激CO2水合类囊体，抑制经典CA抑制剂乙酰唑胺。缺乏ecaB增加了光合电子传递系统的还原状态，降低了光合O2的进化率在高光（HL）和pH值，并降低了细胞对细胞外无机碳的亲和力。此外，EcaB在限制CO2浓度或HL与CupA串联生长的细胞中上调。EcaB主要位于类囊体膜中，在那里它通过将其转化为碳酸氢盐而与参与CO2吸收的CupA和CupB相互作用。我们建议，调制EcaB的水平和活动响应CO2的变化，光照或pH可逆地调节其转换为HCO 3的两个CO2吸收系统（CupA，CupB），消散多余的HCO 3-和减轻光抑制，从而优化光合作用，特别是在HL和碱性条件下。
Carbonic anhydrases (CAs) are involved in CO2 uptake and conversion, a fundamental process in photosynthetic organisms. Nevertheless, the mechanism underlying the regulation of CO2 uptake and intracellular conversion in cyanobacteria is largely unknown. We report the characterization of a previously unrecognized thylakoid-located CA Slr0051 (EcaB) from the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803, which possesses CA activity to regulate CO2 uptake. Inactivation of ecaB stimulated CO2 hydration in the thylakoids, suppressed by the classical CA inhibitor acetazolamide. Absence of ecaB increased the reduced state of the photosynthetic electron transport system, lowered the rate of photosynthetic O2 evolution at high light (HL) and pH, and decreased the cellular affinity for extracellular inorganic carbon. Furthermore, EcaB was upregulated in cells grown at limiting CO2 concentration or HL in tandem with CupA. EcaB is mainly located in the thylakoid membranes where it interacts with CupA and CupB involved in CO2 uptake by converting it to bicarbonate. We propose that modulation of the EcaB level and activity in response to CO2 changes, illumination or pH reversibly regulates its conversion to HCO3 by the two CO2 -uptake systems (CupA, CupB), dissipating the excess HCO3 - and alleviating photoinhibition, and thereby optimizes photosynthesis, especially under HL and alkaline conditions.
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发表时间：
2004-12
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The Plant Cell Online
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--
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Pengpeng Zhang;N. Battchikova;T. Jansén;Jens Appel;T. Ogawa;E. Aro
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D. Tchernov;J. Silverman;B. Luz;L. Reinhold;A. Kaplan