Идентификация и молекулярно-генетический анализ генов Arabidopsis thaliana, контролирующих чувствительность к гербициду ацифлюорфену тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.15, кандидат биологических наук Апчелимов, Алексей Андреевич

• Апчелимов, Алексей Андреевич
• кандидат биологических наук
• 2009

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Апчелимов, Алексей Андреевич

ВВЕДЕНИЕ 7 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Ведение

I. Биосинтез тетрапирролов у высших растений

1. Общие этапы

2. Биосинтез хлорофилла

3. Биосинтез гема

4. Внутриклеточная локализация ферментов

II. Регуляция биосинтеза тетрапирролов

1. Генетическая регуляция этапов от глутамата до ProtoIX

2. Генетическая регуляция этапов от ProtoIX до гема

3. Генетическая регуляция этапов от ProtoIX до хлорофилла

III. Фотодинамические гербициды

1. Формирование активных форм кислорода в результате ^ нормального функционирования фотосинтетического аппарата

2. Гербициды, повреждающее действие которых зависит от света

3. Ингибиторы протопорфириногеноксидазы

IV. Механизмы устойчивости к ацифлюорфену

1. Неспецифические механизмы устойчивости

2. Специфические механизмы устойчивости

V. Использование трансгенных растений с изменениями в пути ^ биосинтеза тетрапирролов в сельском хозяйстве

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

1. Растительный материал и условия выращивания растений Условия выращивания Состав сред Квитко и MS Морфо-физиологический анализ

2. Виды и штамы бактерий и условия выращивания

Условия выращивания

Состав сред YEB, LB

3. Выделение нуклеиновых кислот Выделение ДНК

Выделение плазмидной ДНК Выделение РНК

Синтез первой цепи кДНК (обратная транскрипция)

Изучение транскрипции генов (ПЦР продуктов обратной транскрипции - ОТ-ПЦР)

Электрофорез в агарозном геле

ЭлюцияДНК из агарозного геля

4. Полимеразная цепная реакция (ПЦР) и ПЦР в реальном времени Праймеры

Условия проведения ПЦР и ПЦР-РВ Секвенирование

5. Генетическое картирование с использованием ДНК-маркеров

6. Клонирование ПЦР-продуктов и продуктов лигирования Получение компетентных клеток Е. coli и A. tumefaciens GV3101 Лигирование 58 Трансформация

Рестрикция

7. Определение содержания хлорофилла

8. Компьютерные методы анализа 62 РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

I. Морфологические и генетические особенности мутантов aci

1. Генетический анализ мутантов aci

2. Анализ нуклеотидной последовательности гена A CI5/CHLI1 у мутантов aci5-l, aci5-2 и aci5

3. Анализ производной аминокислотной последовательности белка, кодируемого геном СНЫ 1 у мутантов aci

4. Изучение фенотипических отличий мутанта aci5 от других мутантов по гену CHLI1 и анализ возможной роли гена CHLI2 в функционировании Mg-хелатазного комплекса

4.1 Анализ взаимодействия мутаций aci5 и cs

4.2 Анализ транскриптов аллелей гена CHLI 1 у белых растений cs/aci

5. Анализ производной аминокислотной последовательности белков, кодируемых генами СНЫ 1 и CHLI

6. Анализ полиморфизма генов CHLI 1 и CHLI

7. Создание конструкции для агробактериальной трансформации с геном CIILI1 на основе бинарной векторной системы pCAMBIAl 305.

7.1 Клонирование гена CHLI l(At4gl8480) в вектор pGEMu pCAMBIAl305.

7.2 Создание рекомбинантного гена CHLI 1/CHLI 2 на основе бинарной векторной системы рСАМВ1А1305.

8. Анализ молекулярно-генетических механизмов устойчивости к ацифлюорфену у мутанта aci5 II. Морфологические и генетические особенности мутанта aci

1. Морфо-физиологические особенности мутанта aci

2. Молекулярно-гепетическое картирование гена ACI

3. Анализ нуклеотидной последовательности гена ACI8/ATASE 2 у мутанта aci

4. Анализ производной аминокислотной последовательности белка, кодируемого tquouATASE 2 у мутантов aci

5. Анализ полиморфизма тъшАТАБЕ

6. Анализ молекулярно-генетических механизмов устойчивости к ацифлюорфену у мутанта aci8 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 151 ВЫВОДЫ 153 СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

БЛАГОДАРНОСТИ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Идентификация и молекулярно-генетический анализ генов Arabidopsis thaliana, контролирующих чувствительность к гербициду ацифлюорфену»

Биосинтез тетрапирролов является одним из центральных процессов у всех фотосинтезирующих организмов. Наиболее активно изучение генетического контроля этого процесса у растений в настоящее время проводится на модельном объекте Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. A.thaliana является классическим генетическим объектом, на котором проведено большинство работ по картированию и идентификации функции генов среди растений за последние десять лет. Это, прежде всего, связано с доступом к полногеномному сиквенсу и широким распространением методов in silico.

На сегодняшний день все этапы биосинтеза тетрапирролов детально исследованы, однако генетическая регуляция этого процесса изучена далеко не полностью. Для большинства фотосинтезирующих организмов гем, сирогем, фитохромобилин и хлорофилл — это конечные продукты пути биосинтеза тетрапирролов, локализованного в хлоропластах, митохондриях, микросомах и цитозоле (Beale, Weinstein, 1990; Tanaka, Tanaka, 2007). Общим предшественником синтеза гема и хлорофилла является протопорфирин IX. Образование гема, участвующего в процессах дыхания и детоксикации клетки, характерно не только для растительных, но и для животных клеток (Beale, Weinstein, 1990; Grimm, 1998). Порфирины способны генерировать синглетный кислород на свету, что ведет к фотоокислительному стрессу, блоку биосинтеза тетрапирролов и гибели растения. Поэтому исследование мутантов, устойчивых и чувствительных к гербицидам, способным ингибировать протопорфириногеноксидазу, может пролить свет как на молекулярно-генетические механизмы устойчивости к фотодинамическим гербицидам, например, ацифлюорфену, который широко применяется на практике, так и на генетические механизмы регуляции генов биосинтеза тетрапирролов.

Мутационный анализ является эффективным подходом для идентификации генов и изучения их функции. На кафедре генетики МГУ 7 получены мутанты, толерантные к ингибитору биосинтеза хлорофилла ацифлюорфену, характеризующиеся измененной окраской побега (Ежова и др., 2001).

Целью работы является идентификация и структурно-функциональный анализ генов Arabidopsis thaliana, контролирующих устойчивость к гербициду ацифлюорфену на основе анализа мутантов из коллекции кафедры генетики МГУ.

Задачами работы являлись:

1. Морфо-физиологический анализ мутантов A thaliana aci5 и aci8.

2. Молекулярно-генетическое картирование и позиционное выделение генов ACI5 и ACI8.

3. Сравнительный анализ уровня транскрипции генов, контролирующих биосинтез тетрапирролов у мутантов aci5, aci8 и растений дикого типа расы Dijon, и изучение молекулярно-генетических механизмов толерантности мутантов к ацифлюорфену.

4. Изучение функциональных особенностей гена ACI5 и его гомолога с использованием данных по их внутри- и межвидовому полиморфизму.

Научная новизна. Впервые показано, что ген CHLI 1/ACI5 (At4gl8480), кодирующий субъединицу CHLI Mg-хелатазного комплекса, отвечает за устойчивость к ацифлюорфену. На основании анализа генной экспрессии установлено, что причиной устойчивости мутанта к ацифлюорфену является увеличение потока токсичных порфиринов в сторону образования гема за счет повышения уровня транскрипции генов биосинтеза гема - генов Fe-хелатазы FC1 и FC 2.

Установлено, что гомолог гена СНЫ 1/ACI5 - ген CHLI 2 (At5g45930) в геноме A.thaliana выполняет второстепенную функцию из-за нуклеотидных замен в 3'-терминальном конце гена, и не способен компенсировать утрату функции гена CHLI 1/ACI5 при формирования хлорофилла. Предполагается, что при формировании Mg-хелатазного комплекса белок CHLI 2 из-за измененной последовательности С-конца не может конкурировать с CHLI 1. Анализ внутривидового полиморфизма гена CHLI 2 выявил наличие двух гаплогрупп, одна из которых идет по пути псевдогенезации, а вторая находится под действием стабилизирующего отбора.

Показано, что ген ACI8 идентичен гену ATASE 2 (At4g34740), кодирующему глутаминфосфорибозилпирофосфат амидотрапсферазу, и таким образом впервые показано влияние биосинтеза пуринов de novo на устойчивость к ацифлюорфену.

Установлено, что устойчивость мутанта aci8 к ацифлюорфену связана со снижением уровня транскрипции гена CHLH, кодирующего лимитирующий фермент биосинтеза хлорофилла (субъединицу Н Mg-хелатазного комплекса).

Научно-практическая значимость работы. Изучение функциональных особенностей гомологичных генов A.thaliana CHLI 1 и CHLI 2 вносит вклад в создание комплексной имитационной модели синтеза тетрапирролов у высших растений. Изучение механизмов устойчивости растений A.thaliana к гербициду ацифлюорфену важно для создания трапсгенных растений с контролируемым путем биосинтеза хлорофиллов, гемов и фитохромобилинов, а также устойчивых к фотодинамическим гербицидам. Полученные сведения о нуклеотидных последовательностях нескольких природных рас отправлены в GenBank. Информация о CAPS маркерах aci8caps и aci8snp323, выявляющих полиморфизм между расами Dijon и Columbia, отправлена в базу данных TAIR.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ Введение

Высшие растения синтезируют четыре класса тетрапирролов, а именно, хлорофилл, гем, сирогем, и фитохромобилин. Хлорофилл играет основную роль в фотосинтезе, абсорбируя свет и перемещая энергию света (электроны) к другим молекулам. Высшие растения имеют две разновидности хлорофилла, хлорофилл а и b (рис.1). Метальная группа в позиции С7 хлорофилла а заменена группой формила в хлорофилле Ь. Гем - другой закрытый макроцикл, который содержит железо, и играет также жизненноважную роль в различных биологических процессах, включая дыхание и фотосинтез. Подобный гему, сирогем также содержит железо в закрытом макроцикле. Он играет центральную роль (в составе редуктаз) в ассимиляции азота и серы. Фитохромобилин - это линейный тетрапиррол и хромофор фитохрома, который участвует в передачи сигнала к ядру.

Биосинтез тетрапирролов в растениях протекает в пластидах. Последние этапы биосинтеза гема возможно локализованы и в митохондриях. Биосинтетический путь тетрапирролов разветвлен, часть от глутамата до уропорфириногена является общей для всех четырех классов тетрапирролов в высших растениях. Три последующих реакции от уропорфириногена до протопорфирина IX являются общими для синтеза хлорофилла, гема, и фитохромобилина. Наконец, оставшиеся этапы уникальны для каждой ветви пути. Биосинтез тетрапирролов можно разделить на следующие уникальные ветви: ветвь сирогема, ветвь гема, которая включает биосинтез фитохромобилина, ветвь хлорофилла, и цикл взаимного преобразования хлорофилла а и b (рис.1). Цикл хлорофилла помещают в отдельную категорию, потому что этот цикл регулируется отличным механизмом от тех, которые управляют другими ветвями. Цикл хлорофилла имеет характерную особенность - часть его биосинтетического пути метаболизма (последние две реакции цикла) является также частью пути разложения хлорофилла (по Tanaka, Tanaka, 2007).

10

В покрытосемянных растениях сложность интеграции пути биосинтеза хлорофилла и его промежуточных продуктов потребовала многих лет идентификации генов, кодирующих ферменты пути биосинтеза тетрапирролов (Beale; 2005; Nagata et al., 2005). Информация, полученная в ходе этих исследований помогает изучать молекулярные структуры ферментов, а структурные модели в свою очередь, помогают детальному пониманию химии ферментов и пути их регуляции.

Все этапы биосинтеза тетрапирролов детально изучены. Показано, что общими предшественниками синтеза гема и хлорофилла являются порфирины, при чрезмерном накоплении которых происходит генерирование синглетного кислорода на свету, что ведет фотоокислительному стрессу (Beale, Weinstein, 1990; Grimm, 1998). Исследование мутантов устойчивых и чувствительных к ацифлюорфену, может помочь понять и использовать на практике молекулярно-генетические механизмы регуляции генов биосинтеза тетрапирролов для контроля устойчивости растений к фотодинамическим гербицидам.

I. Биосинтез тетрапирролов у высших растений

Для детального анализа механизмов устойчивости растений к фото динамическим гербицидам необходимо иметь представление об организации биосинтеза тетрапирролов, его регуляции и взаимодействии с другими клеточными процессами. Ниже представлен обзор биосинтеза тетрапирролов у высших растений, основные этапы которого контролируются ядерными генами.

1.1 Общие этапы

Общая часть пути биосинтеза разных тетрапирролов состоит из девяти ферментативных этапов. Фермент глутамил-тРНКсинтетаза (рис.1: 1) присоединяет молекулу глутаминовой кислоты к tPHKGIu, таким образом происходит активация карбоксильной группы. Для реакции необходимо присутствие АТФ и Mg2+. Затем глутамил-тРНК восстанавливается с помощью НАДФН глутамил-тРНКредуктазы (GluTR, рис.1: 2), продуктом этой реакции является глутамат-1-семиальдегид (GSA). Третий фермент этого пути, глутамат 1-семиальдегид-2,1-аминотрансфераза (GSA-AT, рис. 1: 3), которая осуществляет реакцию образования 5-аминолевулиновой кислоты. Межмолекулярные амино-обменные реакции преобразовывают GSA в 5-аминолевулиновую кислоту (ALA), эта реакция катализируется GSA-AT. ALA - универсальный предшественник биосинтеза тетрапирролов. GluTR и GSA-AT светозависимы и не активны в темноте. Растения, морские водоросли, и большинство бактерий, включая цианобактерии и археи синтезируют ALA из глутамата. Интересно, что структура ALA синтазы напоминает структуру GSA-AT. Так как предполагается, что GSA-AT является более древним ферментом, то возможно, ALA синтаза произошла от GSA-AT (Schulze et al., 2006). Из 5-ALA синтезируется порфобилиноген - первое пиррольное кольцо. Эту реакцию осуществляет фермент порфобилиногенсинтаза (рис.1: 4). Фермент гидроксиметилбилансинтаза (рис.1: 5) объединяет четыре молекулы порфобилиногена в тетрапиррольную цепь (Wettstein et al, 1995). Уропорфириноген-Ш-синтаза (рис.1: 6) сближает концы этой цепи, изомеризуя IV кольцо, которое разворачивается на 180°, при этом меняются местами ацетильный и пропильный радикалы, затем фермент замыкает кольцо, образуя циклическую тетрапиррольную структуру уропорфириногена III. Необходимо отметить, что уропорфириноген и большинство последующих промежуточных молекул пути метаболизма фоточуствительны и могут производить синглетный кислород. Уропорфириноген-Ш-декарбоксилаза (рис.1: 7) превращает все боковые ацетильные группы в метильные, при этом образуется копропорфириноген III. Кислород-зависимая копропорфириноген-Ш-декарбоксилаза окисляющая (СРОХ, рис.1: 8) превращает две пропионовые боковые

12 цепочки в I и II кольцах в винильные радикалы, что ведет к образованию протопорфириногена IX.

Капропорфириноген III Кобаламины (водоросли, э/бактерии)

Н Ветвь биосинтеза сирогема в)! t

Продолжение на следующей странице

Рисунок 1. Биосинтез тетрапирролов в высших растениях (по Beale, 1999 и Tanaka, Tanaka, 2007). Синими стрелками указаны пути биосинтеза, отсутствующие в высших растениях.

Ветвь биосинтеза хлорофилла Цикл хлорофилла

Протогеы Бипивэрдин fXa Фитохромобилмн

Гидроксиметил-хлорофиллид а

16) \

Дивинил Дивинил лротохлорофиплид а хлорофиллид а

Моиоэннил хлорофилл ид а

Хлорофилла

Гидроксимвтил хлорофилл а

Протопорфирии IX

Ветвь биосинтеза гема

Другие соединения гема Фикобилины водоросли.

Mg-npoTonop ин IX

Хлорофилл b 108)

ХлорофидлидЬ

Продолжение

В геноме A.thaliana существует гомолог бактериальной кислород-независимой СРОХ, однако, пока нет доказательств, что этот гомолог кодирует функциональную копропорфириноген-Ш-декарбоксилазу.

Далее в пути биосинтеза протопорфириноген IX-оксидаза (РРОХ) извлекает шесть электронов из протопорфириногена IX, чтобы сформировать протопорфирин IX (ProtoIX). Растительный тип РРОХ - это FAD содержащая оксидаза, молекулярный вес которой - приблизительно 55 kDa (Lermontova et al., 1997; Narita et aL, 1996). Этот тип РРОХ

14 упоминается часто как белок HemY, обнаруженный в Bacillus subtilis, дрожжах и животных. У Escherichia coli есть негомологичный ген, кодирующий РРОХ, названный HemG, молекулярный вес которого - 15kDa. У цианобакгерий предполагают новый тип РРОХ, так как никаких гомологов для генов HemY или HemG в геномах большинства исследованных цианобакгерий не обнаружено (Obornik, Green, 2005).

Заключение диссертации по теме «Генетика», Апчелимов, Алексей Андреевич

выводы.

1.Ha основе молекулярно-генетнческого картирования и позиционного выделения генов идентифицированы гены ACI5 и ACI8, контролирующие устойчивость к ингибитору биосинтеза тетрапирролов гербициду ацифлюорфену.

2. Изучены структурно-функциональные характеристики гена АС15/ СНЫ 1, кодирующего 1-субъединицу Mg-хелатазы и его гомолога СНЫ 2, локализованного в другой хромосоме.

3. Показано влияние мутации aci5 на уровень транскрипции генов синтеза тетрапирролов (GSA1, HemGl, HemG2), гема (FC 1 и FC 2), хлорофилла (CHLI 1, CHLI 2, CHLH, CHL27) и пластидно-ядерного сигналинга (GXJN4).

4. На основе анализа нуклеотидной последовательности генов, мутационного анализа и изучения уровней транскрипции показано, что продукт гена CLILI 2 играет второстепенную роль в образовании Mg-хелатазы из-за изменений в С-концевой области белка.

5. Выявлена сложность структурно-функциональной эволюционной динамики генов CHLI 1 и CHLI 2 и близость CHLI 2 к предковой копии гена. Высказано предположение, что после дупликации предковой копии, ген CHLI 2 имел большую функциональную нагрузку, чем ген CHLI 1.

6. Показано влияние мутации aci8 на уровень транскрипции генов синтеза тетрапирролов (GSA 2, НетА1/НетА2, HemGl, HemG2), гема (FC 1 и FC 2) к хлорофилла (CHLH, CHLD, CHLI 1, CHLI 2 и CHL27). Влияние мутации асг8 па уровень транскрипции генов синтеза тетрапирролов зависело от условий выращивания растений.

7. Установлено, что толерантность мутанта aci5 к ацифлюорфену обусловлена превалированием синтеза гема над синтезом хлорофилла в результате повышенной транскрипции генов FC 1 и FC 2, у мутанта aci8 - блокированием синтеза хлорофилла на уровне функции гена CHLH.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Апчелшюв А. А. "Влияние мутации aci5 на функционирование субъединицы I Mg-хелатазного комплекса Arabidopsis thaliana (L.) Heynh." // Международная конференция ВОГиС III "Генетика в XXI веке: современное состояние и перспективы развития." Москва. 2004. Т. 1. С. 147.

2. Солдатова О.П., Апчелшюв А. А. "Маркирование генома Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. мутациями индуцированными ЭМС" // Международная конференция ВОГиС III "Генетика в XXI веке: современное состояние и перспективы развития." Москва. 2004. Т. 1. С.279.

3. Апчелшюв А.А. "Генетическая модель функционирования Mg-хелатазного комплекса Arabidopsis thaliana (L.) Heynh." // Международная конференция молодых ученых "Ломоносов 2005". Москва. 2005. С. 12.

4. Апчелшюв А.А. "Генетическая модель функционирования Mg-хелатазного комплекса, основанная на исследовании мутантов aci5-l, aci5-2, aci5-3 Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. " // Вестник Молодых Ученых. МГУ. 2005. Т. 2. С. 11-19.

5. Soldatova О., Apchelimov A. A., Radukina N., Ezhova Т., Shestakov S., Ziemann К, Hedtke В., Grimm В. "Resistant Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. mutant against protoporphyrinogen oxidase inhibitor acifluorfen shows regulatory change of tetrapyrrole biosynthesis. " // Molecular Genetics & Genomics. 2005. V. 273. P. 311-318.

6. Apchelimov A. A., Soldatova O.R, Ezhova T.A., Grimm В., Shestakov S. V. The analysis of the Chll 1 and Chll 2 genes using acifuorfen-resistant mutant of Arabidopsis thaliana//Planta. 2007. V. 225. P. 935-943.

7. Ezhova T.A., Soldatova O.R, Apchelimov A.A., Novokreshenova M.G., Grimm В., Shestakov S.V. 'Identification and analysis of Arabidopsis thaliana genes involved in control of resistance to herbicides inhibiting biosynthesis of chlorophyll and carotenoids." Abstracts of III Belarus-German symposium "Biophysics of photosynthesis. Intracellular signaling and gene regulation in plants. Minsk. Belarus. 2007. P. 35-36.

8. Апчелимов А.А., Ежова Т.А., Щестаков С.В. "Эволюционные аспекты внутривидового полиморфизма генов, кодирующих субъединицу I Mg-хелатазного комплекса Arabidopsis thaliana.'''' И Молекулярная биология. 2009. Т. 43 (5).

9. Апчелимов А. А., Солдатова О.П. "Ген ATASE 2 контролирует устойчивость растений Arabidopsis thaliana к гербициду ацифлюорфену" // Международная конференция ВОГиС V. Москва. 2009. Т. 1. С.178.

БЛАГОДАРНОСТИ

Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю профессору МГУ и академику РАН С.В. Шестакову. Автор выражает глубокую благодарность научному консультанту доценту кафедры генетики доктору биологических наук Ежовой Татьяне Анатольевне и доценту кафедры генетики кандидату биологических наук Солдатовой Ольге Павловне за всестороннюю поддержку, неоценимую помощь в работе. Благодарю кандидата биологических наук Пенина Алексея и кандидата биологических наук Логачеву Марию за помощь, советы и идеи по теме работы.

Так же автор благодарит всех сотрудников и аспирантов лаборатории генетики Arabidopsis thaliana за помощь и интерес к данной работе.

Отдельная благодарность рецензентам и оппонентам данной работы кандидату биологических наук Коновалову Федору Андреевичу и доктору биологических наук Кокшаровой Ольге Алексеевне за внимательное прочтение и конструктивное обсуждение проблематики поставленных задач и полученных результатов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Исследование мутантов, устойчивых к стрессовым факторам, позволяет идентифицировать гены, контролирующие адаптацию растений к неблагоприятным условиям внешней среды и действию гербицидов. В представленной работе на основе изучения мутантов aci5 и aci8, толерантных к ингибитору биосинтеза тетрапирролов ацифлюорфену, а также мутантов cs и cial-2 были изучены молекулярно-генетические механизмы, определяющие устойчивость к этому гербициду.

Было впервые показано, что ген СНЫ 1/ACI5 (At4gl8480), кодирующий субъединицу CHLI Mg-хелатазного комплекса, контролирует устойчивость к ацифлюорфену. Устойчивость к гербициду связана с увеличением активности генов биосинтеза гема у мутанта aci5, что приводит к увеличению потока токсичных порфиринов в сторону образования гема, а не хлорофилла. Иной механизм развития устойчивости обнаружен у мутанта aci8, у которого полностью блокированная транскрипция гена CHLH (одна из субъединиц Mg-хелатазного комплекса). Это вызывает образование белых пятен на листьях мутанта, а также обуславливает толерантность к ацифлюорфену за счет общего снижения уровня биосинтеза тетрапирролов. Механизмы контроля уровня транскрипции генов биосинтеза тетрапирролов требуют дополнительных исследований и в будущем позволят создавать трансгенные растения с управляемой степенью устойчивости к фотодинамическим гербицидам. Определение механизмов взаимодействия пути биосинтеза пуринов и биосинтеза тетрапирролов у мутанта aci8 представляется наиболее интересными для последующих исследований, т.к. одновременный контроль геном ATASE 2 чувствительности к гербициду DAS 734 и фотодинамическому гербициду ацифлюорфену открывает возможности для создания форм растений с перекрестной устойчивостью к гербицидам с различными механизмами действия.

Исследование гомологичных генов СНЫ 1, СНЫ 2 и генов ATASE 1, ATASE 2, ATASE 3 позволило определить некоторые аспекты функционирования Mg-хелатазного комплекса и эволюционные преобразования последовательностей этих генов. Показано, что CHLI 2 играет второстепенную роль в биосинтезе тетрапирролов. Это связано с отличиями CHLI 2 от CHLI по структуре С-концевой области, которая может участвовать в сборке гетерогексамера CHLI субъединиц Mg-хелатазного комплекса или/и в регуляции редокс потенциала субъединицы CHLI, необходимого для АТФ гидролиза (Kobayashi et al, 2008).

Результаты анализа полиморфизма, свидетельствуют о действии стабилизирующего отбора на ген CHLI 2 и согласуются с данными о функциональной значимости этого гена. Среди исследоваиных 19 рас выявлены две гаплогруппы (Dj и Col) гена CHLI 2. Аллели гаплогруппы Dj находятся на пути к псевдогенезации, а действие стабилизирующего отбора на гаплогруппу Col указывает на возможную неофупкциолизацию аллелей этой гаплогруппы. Эти данные свидетельствует о сложной эволюционной динамике генов CHLI 1 и CHLI2.

Результаты анализа полиморфизма генов ATASE 1, ATASE 2 и ATASE 3, свидетельствуют о действии стабилизирующего отбора на ген ATASE 2, и ослабленного отбора не гены ATASE 1 и ATASE 3. Полученные сведения о нуклеотидных последовательностях мутантов и 18 природных рас отправлены в GenBank.

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Апчелимов, Алексей Андреевич, 2009 год

1.верина Н.Г. Механизмы регуляции и внутрипластидная локализация биосинтеза хлорофилла//Биол. мембраны. 1998. Т. 15(5). С. 504-516.

2. Гольдфельд М.Г., Карапетян Н.В. Физико-химические основы действия гербицидов. М.:ВИНИТИ. Итоги науки и техники. Сер. Биологическая химия. Т.30. 1989.

3. Ъ.Ежова Т.А., Гостимский С.А. Современные методы селекции высших растений на устойчивость к гербицидам // Сельскохозяйственная биология. 1989. (1). С. 25-35.

4. Ежова Т.А., Лебедева О.В., Огаркова О.А., Ленин А.А., Солдатова О.П., Шестаков С.В. Arabidopsis thaliana модельный объект генетики растений // Макс Пресс. 2003.

5. Ежова Т.А., Солдатова О.П., Мамаиова Л.Б., Мусин С.М., Гримм Б., Шестаков С.В. Коллекция мутантов Arabidopsis thaliana с измененной чувствительностью к индукторам окислительного стресса // Известия РАН. 2001(5). С. 533-543.

6. Елисеев А. А. Регуляция биосинтеза тетрапирролов и изопреноидов интегральными мембранными рецепторами семейства МБР/TspO // Успехи биологической химии. 2003. Т. 43. С. 329-364.

7. Квитко КВ. Асептическая культура Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. и перспективы ее использования в ботанических исследованиях // Вестник ЛГУ. 1960. Т. 15(3). серия биол. С. 47-56.

8. Красновский А.А. Преобразование солнечной энергии при фотосинтезе: проблемы и перспективы // Журнал Всесоюзного химического общества им. Д.И.Менделеева. 1986. Т. 31(6). С. 482-488.

9. Красновский А. А. мл. и Неверов К. В. Образование триплетных молекул хлорофилла и его предшественников в обработанных 5-аминолевунолевой кислотой листьях растений // Доклады Академии Наук СССР 302(1) 252-255 1988.

10. Heeepoe К.В., Шалыго Н.В., Аверина Н.Г. и Красновский А.А. мл. Образование триплетного состояния пигментов в зеленых листьях растений, обработанных хелаторами металлов // Физиология растений . 1996. Т. 43(1). С. 62-72.

11. Alawady А.Е., Grimm В. Tobacco Mg protoporphyrin IX methyltransferase is involved in inverse activation of Mg porphyrin and protoheme synthesis. // Plant J. 2005. V. 41. P. 282-290.

12. Atkins C., Smith R, Storer P. Reexamination of the intracellular localization of de novo purine synthesis in cowpea nodules // Plant Physiol. 1997. V. 113. P. 127-135.

13. Bardot V, Dutrillaux A. M., Delattre J. Y., Vega F., Poisson M., Dutrillaux В., Luccioni C. Purine and pyrimidine metabolism in human gliomas: relation to chromosomal aberrations // Br. J. Cancer. 1994. V. 70. P. 212-218.

14. Bartosz M., Kedziora J., Bartosz G. Antioxidant and prooxidant properties of captopril and enalapril.// Free Radic. Biol. Med. 1997. V. 23(5). P.729-735.

15. В era A.K., Chen S„ Smith J.L., Zalkin H. Interdomain signaling in glutamine phosphoribosylpyrophosphate amidotransferase // J. Biol. Chem. 1999. V. 274(51). P. 36498-36504.

16. Boger P., Sandmann G. Target assays for modern herbicides and related phytotoxic compounds // Lewis Publ. Boca Raton. FL. USA. 1993.

17. Boland M.J., Schubert K.R. Biosynthesis of purines by a proplastid fractionfrom soybean nodules //Arch. Biochem. Biophys. 1983. V. 220(1). P. 179-187.

18. Boldt R., Zrenner R. Purine and pyrimidine biosynthesis in higher plants // Physiol. Plant. 2003. V. 117(3). P. 297-304.

19. Bollivar D.W., Suzuki J.K., Beatty J.T., Dobrowolski J.M. and Bauer C.E. Directed mutational analysis of bacteriochlorophyll a biosynthesis in Rhodobacter capsulatus II J. Mol. Biol. 1994b. V. 237. P. 622-640.

20. Bougri O., Grimm B. Members of a low-copy number gene family encoding glutamyl-tRNA reductase are differentially expressed in barley // Plant J. 1996. V. 9. P. 867-878.

21. Buchanan B.B., Balmer Y. Redox regulation: a broadening horizon // Annu. Rev. Plant. Biol. 2005. V. 56. P. 187-220.

22. Camadro J.M., Matringe M., Scalla R., Labbe P. Target Assays for Modern Herbicides and Related Phytotoxic Compounds // eds Boger P., Sandmann G. CRC/Lewis. P. 29-34. 1993.

23. Caspar Т., Lin T.P., Kakefuda G., Benbow L., Preiss J., Somerville C. Mutants of Arabidopsis with Altered Regulation of Starch Degradation // Plant Physiol. 1991. V. 95(4). P. 1181-1188.

24. Combet C., Jambon M., Deleage G., Geourjon C. Geno3D: automatic comparative molecular modelling of protein // Bioinformatics. 2002. V. 18(1). P. 213-214.

25. AO.Coomber S.A., Chaudri M., Connor A., Britton G., Hunter C.N. Localised transposon Tn5 mutagenesis of the photosynthetic gene cluster of Rhodobacter sphaeroides И Mol. Microbiol. 1990. V. 4. P. 977-989.

26. Cornah J.E., Terry M.J., Smith A.G. Green or red: what stops the traffic in the tetrapyrrole pathway? // Trends Plant Sci. 2003. V. 8(5). P. 224-230.

27. Ab.Dailey H.A. Enzymes of heme biosynthesis // J Biol. Inorg. Chem. 1997. V. 2. P. 411-417.

28. Davison PA., Schubert H.L., ReidJ.D., Iorg C.D., Heroux A., Hill C.P., Hunter C.N. Structural and biochemical characterization of Gun4 suggests a mechanism for its role in chlorophyll biosynthesis // Biochemistry. 2005. V. 44. P. 7603-7612.

29. Eckhardt U., Grimm В., Hortensteiner S. Recent advances in chlorophyll biosynthesis and breakdown in higher plants // Plant Mol. Biol. 2004. V. 56. P. 1-14.

30. Emanuelsson O., Nielsen IT., von Heijne G. ChloroP, a neural network-based method for predicting chloroplast transit peptides and their cleavage sites //

31. Protein Sci. 1999. V. 8(5). P. 978-984.

32. Fields S., Song O. A novel genetic system to detect protein-protein interactions //Nature. 1989340. P. 245-246.

33. Forsthoefel N. R., Yewen W., Schulz В., Bennett M.J., Feldman K.A. T-DNA insertion mutagenesis in Arabidopsis: prospects and perspectives // Aust. J. Plant Physiology. 1992. V. 19. P. 353-366.

34. Foyer C., Rowell J., Walker D. The effect of sucrose on the rate of de novo sucrose biosynthesis in leaf protoplasts from spinach, wheat and barley // Arch Biochem Biophys. 1983. V. 220(1). P. 232-238.

35. SA.Frommel C. The apolar surface area of amino acids and its empirical correlation with hydrophobic free energy // J. Theor. Biol. 1984. V.lll. P. 247-260.

36. Fu Y.-X., Li W.-H. Statistical tests of neutrality of mutations // Genetics. 1993. V. 133. P. 693-709.

37. Gadjieva R., Axelsson E., Olsson U., Hansson M. Analysis of gun phenotype in barley magnesium chelatase and Mg-protoporphyrin IX monomethyl ester cyclase mutants // Plant Physiol. Biochem. 2005. V. 43. P. 901-908.

38. Gibson L.C.D., Jensen P.E., Hunter C.N. Magnesium chelatase from Rhodobacter sphaeroides: Initial characterization of the enzyme using purified subunits and evidence for a Bchl-BchD complex // Biochem. J. 1999. V. 337. P. 243-251.

39. Gibson L. C. D., Marrison J. L., Leech R. M., Jensen P. E., Bassham D. C., Gibson M., and Hunter C. N. A putative Mg chelatase subunit from Arabidopsis thaliana cv C24 // Plant Physiol. 1996. V. 11. P. 161-171.

40. Gorchein A. Magnesium protoporphyrin chelatase activity in Rhodopseudomonas spheroides. Studies with whole cells //Biochem. J. 1972. V. 127. P. 97-106.

41. Grimm B. Novel insights in the control of tetrapyrrole metabolism of higher plans // Current Opinion in Plant Biology. 1998. V. 1. P. 245-250.

42. Grimm B. The metabolic pathway of tetrapyrrole biosynthesis. Peroxidizing herbicides '// Peter Boger, Ко Wakabayashi. Springer-Verlag Berlin Heidelberg. 1999.

43. Guex N. Peitsch M.C. SWISS-MODEL and the Swiss-PdbViewer: an environment for comparative protein modeling // Electrophoresis. 1997 V. 18(15). P. 2714-2723.

44. Henningsen K. W. , Boynton J. E. & von Wettstein D. Mutants at xantha and albina loci in relation to chloroplast biogenesis in barley (Hordeum vulgare L.) // Dan. Acad. Sci. Lett. Biol. Skr. 1993. V. 42. P. 1-349.

45. Higgins D.G., Thompson J.D., Gibson T.J. Using Clustal for multiple sequence alignments // Methods Enzymol. 1996. V. 266. P. 383-402.

46. Hudson A., Carpenter R., Doyle S., Coen E.S. Olive: a key gene required for chlorophyll biosynthesis in Antirrhinum majus II EMBO J. 1993. V. 12. P. 3711-3719.

47. Hung W.F., Chen L.J., Boldt R., Sun C.W., Li H.M. Characterization of Arabidopsis glutamine phosphoribosyl pyrophosphate amidotransferasedeficient mutants // Plant Physiol. 2004. V. 135(3). P. 1314-1323.

48. I(o Т., Shiraishi H., OkadaK., Shimura Y. Two amidophosphoribosyltransferase genes of Arabidopsis thaliana expressed in different organs 11 Plant Mol. Biol. 1994. V. 26(l):529-33.

49. Jensen P.E., Willows R.D., Petersen B.L., Vothnecht U.C., Stummann B.M., Kannangara C.G., von Wettstein D., Henningsen K.W. Genes for Mg chelatase subunits in barley: Xantha-f, -g and -h I I Mol. Gen. Genet. 1996c. V. 250. P. 383-394.

50. Jordan P.M. Highlights in heme biosynthesis // Curr. Opin. Struct. Biol. 1994. V. 4. P. 902-911.

51. Kelly J.К A test of neutrality based on interlocus associations // Genetics. 1997. V. 146. P. 1197-1206.

52. Kliebenstein D.J., Monde R.A., Last R.L. Superoxide dismutase in Arabidopsis: an eclectic enzyme family with disparate regulation and protein localization // Plant Physiol. 1998. V. 118(2). P.637-650.

53. Kobayashi K., Mochizuki N., Yoshimura N., Motohashi K., Hisaboric Т., Masuda T. Functional analysis of Arabidopsis thaliana isoforms of the Mg-chelatase CHLI subunit // Photochem. Photobiol. Sci. 2008. V. 7. P. 1188— 1195.

54. Koncz C., Mayerhofer R., Koncz-Kalman Z, Nawrath C., Reiss В., Redei G.R, Schell J. Isolation of a gene encoding a novel chloroplast protein by T-DNA tagging in Arabidopsis thaliana II EMBO J. 1990. V. 9. P. 1337-1346.

55. Koornneef M., Alonso-Blanco C., Vreugdenhil D. Naturally occurring genetic variation in Arabidopsis thaliana //Annu. Rev. Plant Biol. 2004. V. 55. P. 141172.

56. Krahn J.M., Kim J.H., Burns M.R., Parry R.J., Zalkin H„ Smith J.L. Coupled formation of an amidotransferase interdomain ammonia channel and a phosphoribosyltransferase active site // Biochemistry. 1997. V. 36(37). P. 11061-11068.

57. Kropat J., Oster U., Rudiger IV., Beck C.F. Chlorophyll precursors are signals of chloroplast origin involved in light induction of nuclear heat-shock genes // Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1997. V. 94. P. 14168-14172.

58. Lake V., Olsson U., Willows R.D. and Hansson M. ATPase activity of magnesium chelatase subunit I is required to maintain subunit D in vivo II Eur. J. Biochem. 2004. V. 271. P. 2182-2188.

59. Larkin R. M., Alonso J. M., Ecker J.R., Chory J. GUN4, a regulator of chlorophyll synthesis and intracellular signaling // Science. 2003. V.299 P. 902-906.

60. Lee H.J., Ball M.D., Parham R. and Rebeiz C.A. Chloroplast biogenesis 65: Enzymic conversion of protoporphyrin IX to Mg-protoporphyrin IX in a subplastidic membrane fraction of cucumber etiochloroplasts // Plant Physiol. 1992. V. 99. P. 1134-1140.

61. Lenzen C.U., Steinmann D., Whiteheart S.W. & Weis W.I. Crystal structure of the hexamerization domain of N-ethylmaleimide-sensitive fusion protein // Cell 1998. V. 94. 525-536.

62. Lermontova I., Kruse E., Mock H.P., Grimm B. Cloning and characterization of a plastidal and a mitochondrial isoform of tobacco protoporphyrinogen IX oxidase // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1997. V. 94. P. 8895-8900.

63. Lermontova I., Grimm B. Overexpression of plastidic protoporphyrinogen IX oxidase leads to resistance to the diphenyl-ether herbicide acifluorfen // Plant Physiol. 2000. V. 122. P. 75- 83.

64. Luo M., Weinstien J.D. and Walker C.J. Magnesium chelatase subunit D from pea: characterization of the cDNA, heterologous expression of an enzymatically active protein and immunoassay of the native protein // Plant Mol. Biol. 1999. V. 41. P. 721-731.

65. Madamanchi N.R., Alscher R.G. Metabolic Bases for Differences in Sensitivity of Two Pea Cultivars to Sulfur Dioxide // Plant Physiol. 1991. V. 97(1). P. 88-93.

66. Marrs B. Mobilization of the genes for photosynthesis from Rhodopseudomonas capsulata by a promiscuous plasmid // J. Bacterial. 1981. V. 146. P. 1003-1012.

67. Matsunaka S. History and yearly investigatioin of mode of action of peroxidazing herbicides // Peroxidazing Herbicides. Peter Boer, Ко Wakabayashi, Springer-Verlag Berlin Heidelberg. 1999.

68. McCormac A.C., Fischer A., Kumar A.M., Soil D., Terry M.J. Regulation of HE MAI expression by phytochrome and a plastid signal during de-etiolation in Arabidopsis thaliana II Plant J. 2001. V. 25. P. 549-561.

69. McCormac A.C., Terry M.J. Light-signalling pathways leading to the coordinated expression of HE MAI and Lhcb during chloroplast development in Arabidopsis thaliana 11 Plant J. 2002. V. 32. P. 549-559.

70. Meskauskiene R., Nater M., Goslings D., Kessler F., Op den Camp R., Apel К FLU: A negative regulator of chlorophyll biosynthesis in Arabidopsis thaliana. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2001. V. 98. P. 12826-12831.

71. Messenger L.J., Zalkin H. Glutamine phosphoribosylpyrophosphate amidotransferase from Escherichia coli. Purification and properties // J. Biol . Chem. 1979. V. 254(9). P. 3382-3392.

72. Moffat B.A., McWhinne E.A., Agarwhal S.K., Schaff D.A. The adenine169phosphoribosyltransferaseencoding gene of Arabidopsis thaliana // Gene. 1994. V. 143. P. 211-216.

73. Moser J., Schubert W.D., Beier V., Bringemeier I., Jahn D., Heinz D.W. V-shaped structure of glutamyl-tRNA reductase, the first enzyme of tRNA-dependent tetrapyrrole biosynthesis // EMBO J. 2001. V. 20. P. 6583-6590.

74. Murashige Т., Skoog F. A revised medium for rapid growth bioassays with tobacco culture // Physiol. Plant. 1962. V. 15. P. 473-497.

75. Nagata N., Tanaka R., Satoh S., Tanaka A. Identification of a vinyl reductase gene for chlorophyll synthesis in Arabidopsis thaliana and implications for the evolution of Prochlorococcus species // Plant Cell. 2005. V. 17. 233-240.

76. Nakayama M., Masuda Т., Sato N. Yamagata H., Bowler C., Ohta H., Shioi Y., and Takamiya K. Cloning, subcellular localization and expression of Chll, a subunit of magnesium-chelatase in soybean // Biochem. Biophys. Res. Commun. 1995. V. 215. P. 422-428.

77. Narita S., Tanaka R., Ito Т., Okada K., Taketani S., Inokuchi H. Molecular cloning and characterization of a cDNA that encodes protoporphyrinogen oxidase of Arabidopsis thaliana II Gene. 1996. V. 182. P. 169-175.

78. Natsumeda, Y., Prajda, N., Donohue, J. P., Glover, J. L., Weber, G. Enzymic capacities of purine de Novo and salvage pathways for nucleotide synthesis in normal and neoplastic tissues // Cancer Res. 1984. V. 44. P. 2475-2479.

79. А^ег M. Molecular Evolutionary Genetics // Columbia Univ. Press. 1987. New1701. York. P. 512.

80. Niittyla Т., Messerli G., Trevisan M., Chen J., Smith A.M., Zeeman S.C. A previously unknown maltose transporter essential for starch degradation in leaves // Science. 2004. V. 303(5654). P. 87-89.

81. Nogaj L.A., Srivastava A., van Lis R., Beale S.I. Cellular levels of glutamyl-tRNA reductase and glutamate-l-semialdehyde aminotransferase do not control chlorophyll synthesis in Chlamydomonas reinhardtii II Plant Physiol. 2005. V. 139. P. 389-396.

82. Obornik M., Green B.R. Mosaic origin of the heme biosynthesis pathway in photosynthetic eukaryotes // Mol. Biol. Evol. 2005. V. 22. P. 2343-2353.

83. Ogura T. & Wilkinson A. J. AAA+ superfamily ATPases: common structure diverse function // Genes Cells. 2001. V. 6. P. 575-597.

84. Ohno S. Evolution by Gene Duplication// Springer-Verlag. New York. 1970. P. 160

85. Orr G.L., Hess F.D. Mechanism of Action of the Diphenyl Ether Herbicide Acifluorfen-Methyl in Excised Cucumber (Cucumis sativus L.) Cotyledons : LIGHT ACTIVATION AND THE SUBSEQUENT FORMATION OF

86. A9.Page R.D.M. TreeView: An application to display phylogenetic trees on personal computers // Computer Applications in the Biosciences. 1996 V. 12(4). P. 357-358.

87. Papenbrock J., Mock H.P., Tanaka R., Kruse E. and Grimm B. Role of magnesium chelatase activity in the early steps of the tetrapyrrole biosynthetic pathway//Plant Physiol. 2000. V. 122. P. 1161-1169.

88. Price R.A., Palmer J.D., Al-Shehbaz I.A. Systematic relationships of Arabidopsis: a molecular and morphological perspective. In: Arabidopsis // eds. Meyerowitz E.M., Somervile C.R. Cold Spring Harbor Laboratory Press. New York. 1994. P. 7-20.

89. Reid J. D„ Siebert C. A., Bullough Per A. and Hunter C. N. The ATPase activity of the Chll subunit of magnesium chelatase and formation of a heptameric AAA+ ring // Biochemistry 2003. V. 42. P. 6912-6920.

90. Reid J.D., Hunter C.N. Magnesium-dependent ATPase activity and cooperativity of magnesium chelatase from Synechocystis sp. PCC6803. J. Biol. Chem. 2004. V. 279. P. 26893-26899.

91. Rouiller I., Butel KM, Latterich M., Milligan R.A., Wilson-Kubalek E.M. The major conformational change in the p97 membrane fusion associated AAA ATPase occurs with ATP binding // Mol. Cell. 2000. V. 6. P. 1485-1490.

92. Rowe P.B., McEwen S.E. De novo purine synthesis in cultured rat embryos undergoing organogenesis // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1983. V. 80(23). P. 7333-7336.

93. Rozas J., Sanchez-DelBarrio J.C., MesseguerX. DnaSP, DNApolymorphism analyses by the coalescent and other methods // Bioinformatics. 2003. V. 19. P. 2496-2497.

94. Runge S., Sperling U., Frick G., Apel K., Armstrong G.A. Distinct roles for light-dependent NADPH: protochlorophyllide oxidoreductases (POR) A and В during greening in higher plants. Plant J. 1996. V. 9. P. 513-523.

95. Salin M.L. Toxic oxygen species and protective systems of the chloroplast // Physiol Plant. 1988. V. 72. P. 681-689.

96. Santana M.A., Tan F.C., Smith A.G. Molecular characterization of coproporphyrinogen oxidase from Glycine max and Arabidopsis thaliana II Plant Physiol. Biochem. 2002. V. 40. P. 289-298.

97. Yll.Schulze J.O., Schubert W.D., Moser J., Jahn D., Heinz D.W. Evolutionary relationship between initial enzymes of tetrapyrrole biosynthesis // J. Mol. Biol. 2006. V. 358. P. 1212-1220.

98. Shelp B.J., Atkins C.A., Storer P.J., Canvin D.T. Cellular and subcellular organization of pathways of ammonia assimilation and ureide synthesis in nodules of cowpea (Vigna unguiculata L.Walp) // Arch. Biochem. Biophys. 1983. V. 224. P. 429-441.

99. HA.Shen Y.Y., Wang X.F., Wu F.Q., Du S.Y., Cao Z., Shang Y., WangX., Peng C., Yu X.C., Zhu S.Y., Fan R.C., Xu Y.H., Zhang D.P. The Mg-chelatase H subunit is an abscisic acid receptor. Nature. 2006. V. 443. P. 823-826.

100. ShepardK.A. The molecular population genetics of shoot development in Arabidopsis thaliana I I Genetica. 2007. V. 129. P. 19-36.

101. Shepherd M., McLean S., Hunter C.N. Kinetic basis for linking the first two enzymes of chlorophyll biosynthesis // FEBS J. 2005. V. 272. P. 4532-4539.

102. Smith J.L., Zaluzec E.J., Wery J.-P, Niu L., Switzer R.L., Zalkin H., Satow Y. Structure of the allosteric regulatory enzyme of purine biosynthesis // Science. 1994. V. 264. P. 1427-1433.

103. O.Smith A.G., Marsh O., Elder G.H. Investigation of the subcellular location of the tetrapyrrole-biosynthesis enzyme coproporphyrinogen oxidase in higherplants // Biochem. J. 1993. V. 292. P. 503-508.

104. Smith J.L. Self-processing cysteine-dependent N-terminal nucleophile hydrolases // In Barrett A., Rawlings N., Woessner J. eds Handbook of Proteolytic Enzymes. Ed 2. Academic Press. 2004. New York. P. 2049-2052.

105. Smith P.M., Atkins C.A. Purine biosynthesis. Big in cell division, even bigger in nitrogen assimilation // Plant Physiol. 2002. V. 128(3). P. 793-802.

106. Song H.K., Hartmann C., Ramachandran R., Bochtler M., Behrendt R., Moroder L. & Huber R. Mutational studies on HslU and its docking mode with HslV // Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2000. V. 97. P. 14103-14108.

107. Stephenson P.G., Terry M.J. Light signalling pathways regulating the Mg-chelatase branchpoint of chlorophyll synthesis during de-etiolation in Arabidopsis thaliana II Photochem. Photobiol. Sci. 2008. V.7(10). P. 1243-1252.

108. Stich K., Ebermann R. Peroxidase- und Polyphenoloxidaseisoenzyme im Splint- und Kemholz der Eiche // Holzforschung. 1984. V. 38. P. 239-242.

109. Sugiura M., Takeda Y. Nucleic acids // In Buchanan В., Gruissem W., Jones R. eds. Biochemistry and Molecular Biology of Plants. American Society of Plant Biologists. 2000. Rockville. MD. P. 262.

110. Surpin M, Larkin R. M. and Chory J. Signal transduction between the chloroplast and the nucleus // The Plant Cell 2002. P. 327-338.

111. Susek R.E., Ausubel F.M., Chory J. Signal transduction mutants of

112. Arabidopsis uncouple nuclear CAB and RBCS gene expression from chloroplast development // Cell. 1993. V. 74. P. 787-799.

113. Susek R.E., Chory J. A tale of two genomes: role of a chloroplast signal in coordinating nuclear and plastid gene expression // Aust. J. Plant Physiol. 1992. V. 19. P. 387-399.

114. Swofford D.L. PAUP*. Phylogenetic analysis using parsimony (* and other methods) Version 4 // Sinauer Associates. 2003. Sunderland. Massachusetts.

115. Tanaka R. and Tanaka A. Tetrapyrrole Biosynthesis in Higher Plants //Annu. Rev. Plant Biol. 2007. V.58. P.321-463

116. Terry M.J. Phytochrome chromophore-deficient mutants // Plant Cell Environ. 1997. V. 20. P. 740-745.

117. Tsang E.W., Yang J., Chang Q., Nowak G., Kolenovsky A., McGregor D.I., Keller W.A. Chlorophyll reduction in the seed of Brassica napus with a glutamate 1-semialdehyde aminotransferase antisense gene // Plant Mol. Biol.2003. V. 51. P. 191-201.

118. Usuda H. Adenine nucleotide levels, the redox state of the NADP system, and assimilatory force in nonaqueously purified mesophyll chloroplasts from maize leaves under different light intensities // Plant Physiol. 1988. V. 88. P. 14611468.

119. Vothknecht U.C., Kannangara C.G., von Wettstein D. Barley glutamyl tRNAGlu reductase: Mutations affecting haem inhibition and enzyme activity // Phytochemistry. 1998. V. 47 P. 513- 519.

120. Walker C.J., Mansfield K.E., Smith K.M., Castelfranco P.A. Incorporation of atmospheric oxygen into the carbonyl functionality of the protochlorophyllide isocyclic // Biochem. J. 1989. V. 257 P. 599-602.

121. Walker C. J., Hupp L. R., Weinstein J. D. Activation and stabilization of Mg-chelatase activity by ATP as revealed by a novel in vitro continuous assay // Plant Physiol. Biochem. 1992. V. 30. P. 263-269.

122. Walker C.J., J.D. Weinstein. In vitro assay of the chlorophyll biosynthetic enzyme Mg-chelatase: resolution of the activity into soluble and membrane bound fractions // Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1991. V. 88. P. 5789-5793.

123. Walker C.J., J.D. Weinstein. The magnesium-insertion step of chlorophyll biosynthesis is a two step reaction // J. Biochem. 1994. V. 299. P. 277-284.

124. Walker C.J., Weinstein J.D. Re-examination of the localization of Mg-chelatase within the chloroplast // Physiol. Plant. 1995. V. 94. P. 419-424.

125. Walker C.J., Willows R.D. Mechanism and regulation of Mg-chelatase. Biochem. J. 1997. V. 327. P. 321-333.

126. Walker J. E., Saraste M., Runswick M.J. & Gay N.J. Distantly related sequences in the alpha- and beta-subunits of ATP synthase, myosin, kinases and other ATP-requiring enzymes and a common nucleotide binding fold // EMBO J. 1982. V. 1. P. 945-951.

127. Walsh T.A., Bauer Т., Neal R., Merlo A.O., Schmitzer PR., Hicks G.R. Chemical Genetic Identification of Glutamine Phosphoribosylpyrophosphate Amidotransferase as the Target for a Novel Bleaching Herbicide in

128. Arabidopsis // Plant Physiol. 2007. V. 144. P. 1292-1304.

129. Weber G., Lui M.S., Natsumeda Y, Faderan M.A. Salvage capacity of hepatoma 3924A and action of dipyridamole // Adv. Enzyme Regul. 1983. V. 21. P. 53-69.

130. Williams P., Hardeman K., Fowler J., Rivin C. Divergence of duplicated genes in maize: evolution of contrasting targeting information for enzymes in the porphyrin pathway // Plant J. 2006. V. 45 P. 727-739.

131. Willows R.D., Gibson L.C.D., Kanangara G.C., Hunter C.N., von Wettstein D. Three separate proteins constitute the magnesium chelatase of Rhodobacter sphaeroides // Eur. J. Biochem. 1996. V. 235. P. 438-443.

132. Willows R.D., Hansson A., Birch D., Al-Karadaghi S. and Hansson M. EM single particle analysis of the ATP-dependent Bch I complex of magnesium chelatase: an AAA+ hexamer // J. of Struct. Biol. 2004.V. 146. P. 227- 233.

133. Yamato S., Ida Т., Katagiri M., Ohkawa H. A tobacco soluble protoporphyrinogen-oxidizing enzyme similar to plant peroxidases in theiramino acid sequences and immunochemical reactivity // Biosci. Biotechnol. Biochem. 1995. V.59(3). P. 558-559.

134. Zavgorodnyaya A., Papenbrock J., Grimm B. Yeast 5-aminolevulinate synthase provides additional chlorophyll precursor in transgenic tobacco // Plant J. 1997. V. 12. P. 169-178.

135. TYL.Zsebo K.M., Hearst J.E. Genetic-physical mapping of the photosynthetic gene cluster from Rhodobacter capsulatus II Cell. 1984. V. 37. P. 937-947.