Χαρακτηρισμός και βιοχημικός ρόλος των γονιδίων που εμπλέκονται στο μεταβολισμό του άνθρακα στα φυμάτια του Lotus japonicus

Abstract

During symbiotic nitrogen fixation (SNF) many changes occur in gene expression and metabolite accumulation in both rhizobia and host plant. Photosynthetic carbon limitation caused by prolonged darkness, resulted in reduced gene expression and metabolite accumulation in nodules metabolite levels were found to be either decreased or unaltered. High accumulation of aminoacids denotes possible protein degradation. Reduced glycolysis and carbon fixation result in deficiency of carbon skeletons and especially malate, which is likely to be the primary source of carbon for bacteroid metabolism and SNF. At the second part of the thesis two genes coding for α-type and one gene coping for β-type carbonic anhydrases have been characterized. Functionality of the encoded polypeptides was confirmed by biochemical assays. All genes code for nodule enhanced carbonic anhydrase isoforms. The reduced nitrogenase activity in silenced mutant lines denotes the important role of carbonic anhydrases in SNF.

Κατά τη διαδικασία της αζωτοδέσμευσης συμβαίνουν πολλές αλλαγές στη γονιδιακή έκφραση και στη συσσώρευση μεταβολιτών τόσο στα ριζόβια όσο και στο φυτό ξενιστή. Έλλειψη φωτο-συνθετικού άνθρακα που προκλήθηκε από παρατεταμένο σκοτάδι επέφερε μείωση στα μεταγραφικά επίπεδα των περισσοτέρων γονιδίων του πρωτογενούς και δευτερογενούς μεταβολισμού του φυματίου. Η συσσώρευση μεταβολιτών δεν παρουσίασε μεγάλες αλλαγές, αλλά παρατηρήθηκε μεγάλη συσσώρευση αμινοξέων που ίσως οφείλεται σε αποδόμηση πρωτεϊνών μειωμένη γλυκόλυση και δέσμευση CO₂ επέφερε έλλειψη σε σκελετούς άνθρακα που είναι απαραίτητοι για τη διαδικασία της αζωτοδέσμευσης. Στο δεύτερο μέρος της διατριβής πραγματοποιήθηκε χαρακτηρισμός δύο α-τύπου και μιας β-τύπου καρβονικών ανυδρασών. Η λειτουργικότητα των πολυπεπτιδίων επιβεβαιώθηκε με βιοχημικές δοκιμές. Η έκφραση των γονιδίων βρέθηκε να είναι ενισχυμένη κυρίως σε νεαρά αλλά και σε ώριμα φυμάτια. Το γεγονός ότι σίγηση των γονιδίων προκάλεσε μειωμένη δραστηριότητα νιτρογενάσης συνδέει το ρόλο τους με την αζωτοδέσμευση.