Исследование тилакоидных карбоангидраз Arabidopsis Thaliana тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.01.04, кандидат наук Федорчук, Татьяна Петровна

• Федорчук, Татьяна Петровна
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Федорчук, Татьяна Петровна

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Физико-химические свойства углекислоты

1.2. Значение КА в клетках животных

1.3. Фотосинтез: структура и реакции

1.3.1 .Строение хлоропластов и тилакоидов

1.3.2. Преобразование энергии в тшакоидной мембране

1.4. Гипотетическая роль КА в тилакоидах высших растений

1.5. Механизм концентрирования СО2

1.5.1. СКМв клетках цианобактерий

1.5.2. СКМ СМатуйотопс^ геткаЫШ как пример концентрирования углекислого газа в эукариотических зеленых водорослях

1.5.3. При других типах фотосинтеза (С4 и САМ)

1.6. Семейства карбоангидраз и механизм осуществления каталитической реакции

1.6.1. а-КА

1.6.2. р-КА

1.6.3. у-КА

1.6.4. д-КА

1.6.5. е-КА

1.6.6. С-КА

1.7. Замещение атома цинка на другие металлы в активном центре КА

1.8. Ингибиторы и активаторы К А

1.8.1. Ингибиторы КА

1.8.2. Активаторы КА

1.9. Растворимые и мембраносвязанные КА высших растений и их место в растительной клетке

1.9.1. Плазмалеммные КА

1.9.2. Цитоплазматические КА

1.9.3. Митохондриалъные КА

1.9.4. Хлоропластные КА

1.9.4.1. Стромалъные КА

1.9.4.1.1. Р-КА 1

1.9.4.1.2. а-КА1

1.9.4.2. ТшакоидныеКА

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Условия выращивания растений

2.1.1. Pisum sativum

2.1.2. Arabidopsis thaliana

2.2. Проверка наличия РНК стромальной КА в листьях мутантных растений, нокаутированных по Р-КА1 в A. thaliana с помощью ПЦР с обратной транскрипцией

2.3. Электрофорез ДНК

2.4. Выделение тилакоидов

2.4.1. Из листьев P. sativum

2.4.2. Из листьев A. thaliana

2.5. Выделение тилакоидных мембран обогащенных фотосистемой 1 (ФС1-мембраны) или фотосистемой 2 (ФС1-мембраны) из листьев

A. thaliana

2.6. Характеристика препаратов фотосистем

2.7. Выделение и очистка мембраносвязанного носителя КА активности, расположенного вблизи ФС1 A. thaliana

2.7.1. Ионообменная хроматография

2.7.2. Осаждение белков ацетоном

2.7.3. Аффинная хроматография мембраносвязанных КА

2.8. Выделение фракции люменальных белков

2.8.1. P. sativum

2.8.2. A. thaliana

2.9. Выделение и очистка растворимого носителя КА активности

2.10. Определение КА активности

2.11. Определение концентрации хлорофилла в образце

2.12. Электрофорез

2.12.1. Условия проведения нашивного электофореза мембраносвязанных белков

2.12.2. Условия проведения нашивного электрофореза растворимых белков

2.12.3. Условия проведения денатурирующего электрофореза

2.13. Визуализация карбоангидразы в полиакриламидном геле

2.14. Окрашивание гелей на белок

2.15. Определение молекулярной массы белков в геле

2.16. Определение содержания белка

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ

3.1. Выделение ФС1 и ФС2-мембран из тилакоидов A. thaliana и их характеристика

3.1.1. Влияние MgCh и детергентов на распределение фотосистем при разделении мембран тилакоидов A. thaliana

3.1.2. Влияние ингибиторов и детергентов на КА активность ФС1- и ФС2-мембран

3.2. Выделение и очистка КА ФС1

3.2.1. КА активность в препаратах ФС1- и ФС2-мембран после проведения ионообменной хроматографии

3.2.2. КА активность «низкосолевой» и «высокосолевой» фракций после аффинной хроматографии

3.2.3. Получение препаратов ФС1-мембран в присутствии 1% альбумина

3.3. Выделение и очистка КА люмена

3.3.1. Получение люменалъных белков

3.3.1.1. P. sativum

3.3.1.2. A. thaliana

3.3.2. Свойства люменалъной КА

3.3.2.1. Влияние ТритонаХ-100 наКА активность люмена

3.3.2.2. Влияние альбумина, дитиотрейтола (ДТТ)и EZ на КА активность

3.3.3. Выделение и очистка КА из фракции люменалъных белков

3.3.3.1. Выделение и очистка КА из фракции люменалъных белков с помощью пресса Френча

ОБСУЖДЕНИЕ

ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ

АДФ - аденозиндифосфат;

АМФ - аденозинмонофосфат;

цАМФ - циклический АМФ;

АТФ - аденозинтрифосфат;

БСА - бычий сывороточный альбумин;

ВОК - водоокисляющий комплекс;

ГМФ - гуанозинмонофосфат;

ДМ - Р-додецилмальтозид (п-додецил-Р-Б-мальтозид); ДМ/хл - Р-додецилмальтозид/хлорофилл;

ДТТ — дитиотреитол (трео-2,3-Дигидрокси-1,4-димеркаптобутан);

КА - карбоангидраза;

мКА - митохондриальная КА;

НАДФ+ - окисленный никотинамидаденин-динуклеотидфосфат;

НАДФН - восстановленный никотинамидаденин-динуклеотидфосфат;

ПААГ - полиакриламидный гель;

пКА - плазмалеммная КА;

Р680 - первичный донор электронов РЦ ФС1;

Р700 - первичный донор электронов РЦ ФС2;

рАЦ - растворимые аденилатциклазы;

Рубиско - рибулозобисфосфат-карбоксилаза/оксигеназа;

САМ - метаболизм по типу толстянковых;

СК - салициловая кислота;

СКМ -СОг концентрирующий механизм;

ССК - светособирающий комплекс;

тКА - карбоангидраза тилакоидов;

тритон/хл - Тритон Х-100/хлорофилл;

ФЕП - фосфоенолпируват;

ФС1 - Фотосистема 1;

ФС2 - Фотосистема 2;

Хл - хлорофилл;

цКА - цитоплазматическая КА;

ЦТК - цикл трикарбоновых кислот;

ЭТЦ - электрон-транспортная цепь;

АЪ - ацетазоламид (5-ацетиламино-1,3,4-тиадиазол-2-сульфонамид;

EZ - этоксизоламид (6-этокси-2-бензотиазолсульфонамид);

С, - неорганический углерод;

Cam - КА Methanosarcina thermophila;

СсаА - КА бета-семейства карбоксисом цианобактерий;

СсшМ - неактивная КА гамма-семейства карбоксисом цианобактерий;

ChpX - белки цианобактерий, функционирующие подобно КА;

GFP-fusion метод, основанный на встраивании в геном гена зеленого флуоре-

центного белка;

I50— концентрация ингибитора, при которой активность фермента снижается наполовину;

PMSF - фенилметилсульфонилфлуорид.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование тилакоидных карбоангидраз Arabidopsis Thaliana»

ВВЕДЕНИЕ

Углерод является основным элементом большинства биомолекул, и его круговорот в биохимических реакциях, протекающих в организмах, - необходимое условие поддержания жизни. Наряду с превращениями органических молекул, в клетках животных и растений происходит постоянное взаимопревращение форм неорганического углерода: углекислого газа и бикарбоната. В клетках животных и гетеротрофных бактериях в процессах, связанных, прежде всего, с дыханием, но также и в ряде других процессов, постоянно продуцируется большое количество углекислого газа. В фото-синтезирующих клетках автотрофных бактерий и растений углекислый газ, наоборот, потребляется в процессе фотосинтеза. В обоих случаях потоки этого газа очень велики в масштабах клетки и всего организма. В клетках изменение в содержании углекислого газа неизбежно связано с превращением либо его в бикарбонат, либо бикарбоната в него. Задержка в этих превращениях может не только замедлить процессы дыхания и фотосинтеза, но и серьезно изменить гомеостаз клетки и даже вызвать ее гибель. Поэтому в процессе эволюции появился фермент карбоангидраза (КА, карбонатгидролиаза КФ 4.2.1.1.), который катализирует обратимую гидратацию углекислого газа, значительно ускоряя ее:

СОз + Н20 НСОз" + н+

Важность этого фермента для организмов подчеркивается тем фактом, что в процессе эволюции он независимо возникал несколько раз. Известные к настоящему времени карбоангидразы подразделяют на шесть семейств. В высших растениях встречаются представители трех семейств: альфа, бета и гамма (Moroney et al., 2001). В 2000 году был расшифрован геном Arabidopsis thaliana, и было установлено, что в нем содержится 19 генов, кодирующих карбоангидразы, часть из которых с большей или меньшей точностью были найдены как находящиеся в плазмалемме, цитоплазме, митохондриях и хлоропластах (Fabre et al., 2007). В настоящее время хорошо изучена КА стромы хлоропластов, которая является самым распространенным после Рубиско белком в клетке и одним из основных компонентов растворимого белка листьев (0,5-2% от общего количества) (Badger & Price, 1994). Данная КА является также одной из самых активных КА. Это явилось причиной того, что долгое время существование КА в тила-коидах подвергалось сомнению из-за вероятности загрязнения их при выделении этим ферментом. Первые свидетельства присутствия КА в тилакоидах были получены в работе Комаровой с соавт. (1982) при исследовании хлоропластов бобов. В последующие

годы наличие тилакоидных КА в высших растениях неоднократно подтверждали (Stem-ler, 1986; Москвин и др., 1995; Пронина и др., 2002). К настоящему времени имеется много данных в пользу того, что карбоангидразная активность тилакоидов гетерогенна, т.е. обусловлена присутствием нескольких носителей этой активности (Lu & Stemler, 2002; Игнатова и др., 2006; Rudenko et al., 2007; Шитов и др., 2009).

Существует достаточно много более или менее обоснованных гипотез о роли тилакоидных КА, прежде всего, об их участии в процессах, связанных с фотосинтезом (Ivanov et al., 2006). Предполагается, что эти ферменты могут участвовать как в метаболизме углерода, так и в процессе транспорта электронов. В последнем случае предполагается их участие в поставке бикарбоната как на акцепторной (Van Rensen, 1988), так и на донорной стороне фотосистемы 2 (Allahverdiev et al., 1997; Klimov & Baranov, 2001). Рассматривается также участие КА в удалении протонов, образующихся при окислении воды и способных существенно понизить рН вблизи водоокисляющего комплекса (Villarejo et al., 2002).

Без сведений о природе, количестве, свойствах и расположении КА в тилакоидах трудно обоснованно предполагать их функции. Однако эти сведения до сих пор довольно фрагментарны и сводятся к отдельным свидетельствам, полученным в ряде, хотя и важных, но изолированных работ. Наше исследование посвящено, прежде всего, выяснению местонахождения тилакоидных КА, установлению их природы и некоторых свойств. Оно выполнено на арабидопсисе, что дало возможность использовать некоторые его мутанты с нокаутированными генами карбоангидразы.

ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Карбоангидраза - фермент, осуществляющий катализ обратимой гидратации углекислого газа с образованием протона и бикарбоната,

С02 + Н20 НСОз" + Н+

впервые был найден в красных кровяных тельцах в 1932 г. (Meldrum & Roughton, 1933). В дальнейшем многочисленные биохимические исследования карбо-ангидраз позволили обнаружить их во всех органах, тканях и клетках живых организмов, от прокариот до человека (Elleuche & Poggeler, 2010), поскольку субстраты этой реакции вовлечены практически во все метаболические процессы. Молекулы диоксида углерода, бикарбонат ионов и протонов неразрывно связаны между собой в биологических системах. Изменения концентрации любой из этих молекул отражается на концентрации других двух, и все они играют центральную роль в жизни клетки. Клеточные ферменты и химические реакции чувствительны к pH, и клетки при участии карбоан-гидраз активно транспортируют протоны и бикарбонат через клеточную мембрану для поддержания pH (Roos & Boron, 1981; Casey et al., 2006). Кроме того, CO2/HCO3" является буфером внешнеклеточных и внутриклеточных физиологических сред и является субстратами и конечными продуктами таких процессов как кальцификация, фотосинтез и дыхание.

1.1. Физико-химические свойства углекислоты

Основным источником углерода в клетках высших растений является углекислый газ атмосферы. Соединения, которые имеют общее название «неорганический углерод» (С,), в природе встречаются как в виде негидратированной или гидратированной молекулы углекислого газа, так и в форме бикарбонатного или карбонатного иона. Общая концентрация Сг описывается следующей формулой (1):

Ci= [ С02(раств)] + [ НгСОз] + [ нсо;] + [ СОз] (1)

Содержание СО2 в атмосфере относительно небольшое - около 400 ррт. При такой его концентрации значение в воде равно приблизительно 10-12 мкМ. Уникальным свойством СО2 является хорошая растворимость в воде, которая в 35 раз превышает таковую Ог и в 60 раз - N2. При 0°С и 1 атм парциального давления в 1 кг воды растворяется 0,077 моль СО2 (Faurholt, 1924; Knoche, 1980). Это связано с тем, что СО2 -

плоская трехатомная молекула, имеющая дипольный момент, равный нулю, и симметричную линейную структуру (0=00) (Mitz, 1979).

Растворенный в воде СО2 гидратируется с образованием двухосновной угольной кислоты, весьма нестойкого соединения, диссоциирующего в водных растворах до Н+ и НСОз. Данная реакция имеет константу диссоциации (ki), равную 4,5x10"7. На второй стадии угольная кислота образует 2Н+ и СО32" с константой диссоциации (кг) для данной реакции равной 5,6x10"" (2):

СОгсга»)— CtWre) — НаСОэ—Н+НСО'з—2Н+С0з" (2)

pKi и рКг равны 6,35 и 10,25 соответственно (Faurholt, 1924). Поэтому при pH ниже 6,4 превалирует СО2, в диапазоне 6,4-10,3 преимущественной формой является ион НСОз", и СОз2" - при pH выше 10,3 (Faurholt, 1924, Рабинович, 1951 ). Из этого следует вывод, что содержание различных форм неорганического углерода зависит от концентрации ионов водорода в растворе.

Проникновение НСОз", СО32" и Н2СО3 через липидную мембрану сильно затруднено, тогда как растворимость СО2 значительно повышается в органических растворителях по сравнению с водными растворами, и он легко проходит через слои липидов (Smith, 1988).

СО2 из апопласта (pH которого около 5), попадая в цитоплазму с pH около 7,45, и строму, pH которой на свету около 8, превращается в НСОз > образуя кратковременный источник С,- в клетке.

При нейтральных pH процессы спонтанных реакций гидратации-дегидратации

С, - процессы достаточно медленные. Константа скорости гидратации Кнго составляет

2 1 1 3,7х 10" сек", а константа скорости дегидратации - 14 сек" (Smith, 1988). Для наступления полного равновесия требуется около 1 мин (Faurholt, 1924).

1.2. Значение КА в клетках животных

КА в клетках животных выполняют самые разнообразные функции: обеспечивает быстрый доступ к «запасённому» бикарбонату, например, в лёгких, усиливает «истечение» метаболического СО2 из хрусталика глаза (Friedland & Maren, 1981), катализирует производство НСОз как иона, участвующего в симпорте Na в секреторных тканях (Maren, 1988). КА играет роль в установлении баланса электролитов и поддержании pH в клетках и тканях (рис. 1) (Davies, 1973), регуляции дифференциации амелобластов через pH-зависимый сигнальный путь (Wang et al., 2010), в транспорте электролитов в клетках мальпигиевых сосудов Drosophila malpighian (Wessing et al., 1997). Катализи-

руемая гидратация СО2 приводит к усилению диссоциации комплекса гемоглобин-кислород (Förster & Steen, 1968) КА при этом доставляет протоны и ионы бикарбоната к ион-транспортным системам клеточной мембраны, причём функционирование КА влияет на перераспределение ионов калия, магния и хлорида. Потоки хлорида при этом связаны с работой хлорид-бикарбонатного антипортера (Sterling et al.. 2002).

Рисунок 1. Схема осуществления транспорта неорганического углерода через плазматическую мембрану клеток позвоночных с участием KAXTI, заякоренной на мембране, и цитоплазматической KAII. Воспроизведено из Casey et al., 2010

Примечательна роль КАШ, обладающей низкой КА активностью и при этом -высоким уровнем экспрессии в скелетной мускулатуре, печени и клетках жировой ткани позвоночных, где она участвует в защите от окислительного стресса (Zimmerman et al., 2004) и играет роль в защите клеток от апоптоза, индуцированного перекисью водорода (Raisanen et al., 1999) С другой стороны, эта способность КАШ приводит к усилению образования раковых метастазов, в частности, в клетках печени (Dai et al., 2008).

Механизмы восприятия концентрации СО2, НСО3 и/или рН в клетках позвоночных осуществляются также при участии вездесущих КА через растворимые аде-нилатциклазы (рАЦ) и гуанилатциклазы, которые активируются бикарбонатом, - открытие, которое показало связь между хемовосприятием и сигналингом СО2/НСОЗ /рН через широко распространенные вторичные мессенджеры - циклические АМФ и ГМФ (Buck & Levin, 2011). На рис 2 показан пример осуществления такой регу ляции скорости окислительного фосфорилирования через цАМФ, способный ускорять этот процесс, взаимодействуя с любым из его компонентов.

ИСО, *Н- СО, . н о

Fuels

membranes

Krebs \ k: __J /

Cycle шр /

J CO, + Н90 HCO-- + H+ ©

T

Acetazolamide

Рисунок 2 Предполагаемая схема регуляторного митохондриального метаболического пути окислительного фосфорилирования, происходящего с участием рАЦ. Окислительное фосфорилирование - это объект сложного регулирования, в том числе краткосрочных модуляций, важный при реагировании на временные изменения в доступности питания, экологических условий и потребности в энергии. Показан сигнальный каскад, расположенный в митохондриях Включает в себя следующие компоненты: СО2 - НСОз" - рАЦ - цАМФ - рКА. РМ - плазматические мембраны. ОМ - внешняя ми-тохондриальная мембрана; IMS - внутреннее пространство, IM - внутренняя мембрана митохондрий, РКА протеинкиназа A; sAC - растворимая аденилатциклаза, С А - кар-боангидраза; 1-V указывают на комплексы дыхательной цепи (I-IV) и комплекс V (АТ-Фаза). Воспроизведено из Acin-Perez et al., 2009.

1.3. Фотосинтез: структура и реакции

1.3.1.Строение хлоропластов и тнлакоидов

У высших растений процесс фотосинтеза осуществляется в специализированных органеллах - хлоропластах, которые изолированы от цитоплазмы двумя мембранами:

наружной и внутренней. Под двойной оболочкой хлоропласта находятся протяженные мембранные структуры, которые образуют замкнутые пузырьки, называемые тилакои-дами Пространство между оболочкой хлоропласта и тилакоидами называется стромой. В хлоропластах высших растений тилакоиды группируются в граны (гранальные тилакоиды), которые представляют собой стопки сплюснутых и тесно прижатых друг к другу тилакоидов, имеющих форму дисков Продолжением отдельных тилакоидов гран являются выступающие из них стромальные тилакоиды. Тилакоидные мембраны отделяют внутреннее растворимое содержимое тилакоидов (люмен) от растворимого содержимого хлоропластов (рис. 3).

Гранальные тилакоиды

Рисунок 3. Строение хлоропластов Воспроизведено из

http://biologi.blogsome.corn/2007/06/

Мембраны тилакоидов состоят из двух слоев молекул липидов, в которые включены макромолекулярные фотосинтетические белковые комплексы. Последние содержат пигменты - каротиноиды, хлорофиллы, улавливающие энергию света, и переносчики фотосинтетической электрон-транспортной цепи.

1.3.2. Преобразование энергии в тилакоиднон мембране

Первичным актом фотосинтеза является поглощение света молеку лами пигментов, входящих в состав специального пигмент-белкового комплекса, называемого све-тособирающей антенной. Фотохимический реакционный центр представляет собой ди-

Строма

Стром

ТИЛ31

Межмембранное пространство

Тилакоид

мер молекул хлорофилла, которые работают как ловушка, собирающая энергию возбуждения молекул пигментов антенны светособирающего комплекса. Возбужденный реакционный центр обладает низким сродством к электрону и с легкостью отдает его находящемуся рядом с ним первичному акцептору электрона. Таким образом, в результате очень быстрого переноса электрона реализуется следующий, принципиально важный этап преобразования солнечной энергии при фотосинтезе - разделение зарядов в реакционном центре. Димеры хлорофилла различаются реакционной способностью: Р680 - реакционный центр, который имеет максимум поглощения при 680 нм и входит в состав фотосистемы 2 (ФС2); Р700 - реакционный центр в составе фотосистемы 1 (ФС1), максимум поглощения - при 700 нм. Р680+, перешедший в возбужденное состояние, отдает электрон, который по внутренней электрон-транспортной цепи фотосистемы II переносится на подвижные молекулы пластохинона. Присоединение другого электрона происходит после повторного возбуждения Р680, одновременно присоединяются два протона из стромы, и возникает пластогидрохинон. Последний выходит из ФС2 и диффундирует в мембране тилакоидов ко встроенному в мембрану цитохром-Ь6/Т-комплексу, где пластогидрохинон окисляется до пластохинона. Высвобождаю-щийсяя при этом один электрон переносится на молекулу пластоцианина, расположенного в люмене, а второй уходит в С)-цикл.

Окисленный Р680 восстанавливается электронами, полученными от воды в процессе фотолиза: вода окисляется до молекулярного кислорода и протонов. В результате происходит локальное снижение рН вокруг водоокисляющего комплекса и, тем самым, концентрация протонов в люмене повышается, этот процесс - один из факторов возникновения протонного градиента, позволяющего синтезировать АТФ из неорганического фосфата и АДФ.

Р700 по компонентам электрон-транспортной цепи передает электрон на фер-редоксин, который является донором электронов для НАДФ+ (рис. 4).

Рисунок 4. Модель фотосинтетической мембраны растений. Пути переноса электронов показаны красными, а протонов - синими стрелками. Обозначения: PSII и PSI - Фотосистемы 1 и 2, MSP- марганцевый кластер, Z - специфический остаток тирозина белка Dl, Р680 и Р700 - хлорофиллы реакционных центров Фотосистемы 2 и Фотосистемы 1. Pheo - феофитин. QA и QB- связанные с ФС2 хиноны, PQ - пла-стохинон, PQH2 - восстановленный пластохинон, PC - пластоцианин, Cyt bgf, - комплекс цитохромов Ьб/f, АО - хлорофилл, Al-филлохинон, FeS - железо-серные центры, Fdx - ферредоксин, FNR - ферредоксин-НАДФ-редуктаза, NADPH - восстановленная форма никотинамидаде-ниндинл клеотидфосфата. CF0 и CF1 - белки АТФ синтазы, ADP - аденозиндифосфат, АТР - аденозинтрифосфат, Н^ - протоны, е' - электроны. Воспроизведено из http7/vvM W.]csc.edu/nsl72/lectures/biologA /Photosynthesis.pdf.

IS

АТФ и НАДФ+, полученные в ходе световых стадий фотосинтеза, расходуются для ассимиляции СО2 в цикле Кальвина, в результате которого синтезируются углеводы (СН20)п.

1.4. Гипотетическая роль К А в тилакоидах высших растений

Участие КА в световых реакциях было показано еще в 70-ых годах прошлого века. Специфические ингибиторы КА подавляли фотосинтетический электронный транспорт (Graham et al., 1974; Swader & Jacobson, 1972) и, в то же время, ингибиторы ФС2 подавляли КА активность тилакоидов (Vaklinova et al., 1982; Stemler, 1986). Существует много гипотез о роли тилакоидных КА (тКА) в метаболизме хлоропласта. Предполагается, что этот фермент может способствовать метаболизму углерода или участвовать в процессе транспорта электронов. КА активность присутствует как в тилакоидах СЗ растений, хлоропла-сты которых содержат Рубиско и фиксируют СО2, так и в тилакоидах С4 растений, хлоро-пласты которых расположены в мезофилле и не содержат Рубиско. Это могло бы означать, только то, что роль тКА связана со световыми реакциями, либо она имеет разные функции, в зависимости от типа хлоропласта (Stemler, 1997). Однако такая дилемма не обязательна, если тКА это - не один фермент.

Присутствие КА в разных компартментах тилакоидов просто необходимо, в первую очередь, для стабильного функционирования ФС2 - участия в поставке бикарбоната. Это было показано на акцепторной (Van Rensen, 1988) и на донорной стороне ФС2 (Allahverdiev et al., 1997; Klimov & Baranov, 2001). Также не исключается вероятность того, что тКА может удалять избыток протонов, образующийся на донорной стороне ФС2, предотвращая повреждение водоокисляющего комплекса, вследствие существенного снижения pH при освещении (Villarejo et al., 2002). При повышении интенсивности света скорость освобождения протонов возрастает, что может приводить к локальному закислению (Kramer, 1999) и вызывать повреждение ВОК (водоокисляющего комплекса) и освобождение марганца (Virgin et al., 1988). Согласно этой гипотезе, КА требуется для катализа дегидратации бикарбоната на донорной стороне ФС2, удаляя избыточные протоны и предотвращая, таким образом, повреждение ВОК (Villarejo et al., 2002).

Накапливаются данные об участии КА высших растений в защите от окислительного стресса (Slaymaker et al., 2002; Restrepo et al., 2005). Еще не ясно, в чем заключается протекторное действие КА: либо они уменьшают образование активных форм кислорода, либо увеличивают активность антиоксидантных систем, либо способствуют более эффективной репарации поврежденных структур. Но поскольку на свету фотосинтетическая

электрон-транспортная цепь является основным источником активных форм кислорода, также можно предполагать участие КА в защите тилакоидной мембраны от окисления.

Пластохинол образуется при взаимодействии пластохинона с протонами. Существует предположение, что его протонирование может осуществлять КА кор-комплекса ФС2.

Предположение об участии тКА в протонировании восстановленного пластохинона было высказано еще в работе МоиЬагак-МПас! & 81еш1ег (1994). Поскольку протон освобождается при гидратации СО2, можно представить, что он передаётся пластохинону следующим образом:

тКА

2со2 + 2н2о + р(з2-----------------> 2нсо3" + рдн2

Согласно схеме, необходимо, чтобы бикарбонат выходил в строму. Здесь он может захватывать протон, вероятно используя растворимую КА, и преобразовываться в С02 (81ет1ег, 1986). Такой цикл, который сам по себе не истощает систему каталитического образования С02, может приводить к образованию цепи передачи протонов из стромы пластохинону. Эта схема кажется правдоподобной для СЗ хлоропластов, имеющих растворимую КА в строме. Поскольку у С4 растений отсутствует стромальная КА, превращение бикарбоната в С02 при высоких рН стромы может быть проблематично.

В высших СЗ растениях до настоящего времени не было обнаружено механизмов концентрирования неорганического углерода, тем не менее, возможность существования такового до сих пор не исключается (Рпс11уапс1, 1995). Были предложены механизмы концентрирования С02 у СЗ растений при участии тилакоидов:

1. Поступление бикарбоната в тилакоидный люмен и ускоренная неферментативная дегидратация его до С02 за счёт повышенной концентрации протонов в люмене;

2. Энзиматическая дегидратация бикарбоната с участием тКА, которая может быть расположена на наружной стороне мембраны тилакоида, на внутренней стороне или пронизывать мембрану, и в зависимости от её ориентации будет осуществляться тот или иной механизм концентрирования (Пронина & Семененко, 1984) (рис. 5);

3. Высказанное в нашей лаборатории предположение об образовании тКА протонного канала и использование ею внутритилакоидных протонов для катализа дегидратации бикарбоната на внешней поверхности тилакоидной мембраны. Эту функцию может выполнять КА, расположенная вблизи ФС1 («КАЗ» на рис. 6), обеспечивая, вероятно, углекислым газом центр карбоксилирования в мультиферментном комплексе, содержащем

Рубиско (Jebanathirajah & Coleman, 1998), который находится в контакте со стромальным мембранами (Anderson et al., 1996; Süss et al., 1995), где расположена ФС1.

НСО,- + Н*

нсо;-»н

НСОз

со

люмен шлакоида н+ ^ н+ »»L^/— м+ Н+ н н

строма

РБФ

Рисунок 5. Схема возможных механизмов концентрирования молекулярной СО2 в зонах карбоксилирования с участием мембраносвязанной формы КА в зависимости от топологии фермента Воспроизведено из Пронина & Семенен-ко (1984).

Рисунок 6. Гипотетическая схема участия КА тилакоидов в снабжении Рибуло-зобисфосфаткарбоксилазы/оксигеназы (Рубиско) молекулярным С02 в результате функционирования тКА как протонного канала и использования внутритилакоидных протонов для дегидратации бикарбоната на внешней стороне тилакоидной мембраны. Воспроизведено из Руденко, 2006.

Не исключена также роль тКА в регуляции рН люмена и защите белков люмена от закисления во время быстрого изменения световой интенсивности (Villarejo, 2002).

Показано, что в клетках позвоночных КА выполняют сигнальную роль, активируя через бикарбонат вездесущие аденилатциклазы (Buck & Levin, 2011). Последние присутствуют и в клетках растений (Gehring, 2010), и можно предполагать подобную роль для КА растений, в том числе, и для тилакоидных КА. В любом случае, ни одна из этих гипотез не может быть подтверждена или опровергнута, пока неизвестным остается местоположение КА в тилакоидах высших растений.

1.5. Механизм концентрирования СО2

В процессе эволюции фотосинтеза при адаптации к условиям произрастания некоторым группам растений потребовались вспомогательные механизмы концентрирования С, в клетках для того, чтобы повысить содержание С02 вблизи Рубиско, осуществляющего первую реакцию фиксации СО2 в цикле Кальвина. Эти метаболические пути, различающиеся у разных групп организмов, получили название СОг-концентрирующего механизма (СКМ). Водные фотоавтотрофы (такие как цианобактерии и водоросли), не имея СКМ, испытывали бы дефицит СО2 для осуществления фотосинтеза, так как, несмотря на то, что концентрация СО2 в воде приблизительно такая же как и в воздухе, скорость её диффузии в воде - в 1000 раз меньше (Walker, 1983; van Iperen &Helder, 1985). В наземных высших растениях СКМ существует в виде, так называемого, четырехуглеродного (С4) фотосинтеза, при котором происходит разделение реакций первичного карбоксилирования и цикла Кальвина в пространстве. Также существует метаболизм по типу толстянковых (САМ-метаболизм), где разделение карбоксилирования и восстановительной фазы фотосинтеза происходит во времени, встречается у растений, живущих в жарких и засушливых условиях, приводящих1 к закрыванию их устьиц, что, в свою очередь, приводит к ограничению поступления СО2 в листья. Во всех случаях цикл Кальвина оставался основным и обязательным базисом, на основе которого возникали модификации. Кроме карбоксилазной функции, все известные Рубиско имеют также оксигеназную функцию, причем карбокси-лазная активность - относительно низкая. Смещение реакции в сторону карбоксилирования или оксигенации зависит от концентрации кислорода и углекислого газа в области активного сайта Рубиско. Так, известно, что высокие концентрации С02 практически полностью ингибируют оксигеназную активность у бактерий, выделяющих водород (Веденина & Романова, 1974). В то же время, небольшое количество углекислоты выступает как активатор оксигеназной функции (Lorimer et al., 1977). Это означает, что для автотрофов, зависящих от диффузного проникновения СО2, процесс ассимиляции неорганического углерода оказывается неэффективным вследствие существенного подавления фиксации углекислого газа кислородом.

СКМ цианобактерий и водорослей состоит из трех основных компонентов: (1) системы активного транспорта С, через плазматическую мембрану и/или хлоропластную оболочку; (2) быстрого взаимопревращения форм Сг с участием КА и (3) механизмов концентрирования СОг вблизи Рубиско для предотвращения утечки С, из клетки.

1.5.1. СКМ в клетках цианобактерий

Рубиско в клетках цианобактерий обладает более низким сродством к углекислому газу, чем тот же фермент растений с СЗ-типом фотосинтеза. Этот недостаток компенсируется эффективной деятельностью СКМ, благодаря которому значительно увеличивается концентрация углекислоты в клетке.

Поскольку пассивной диффузии СОг недостаточно для потребностей клетки в С„ существует система активного транспорта бикарбоната (Price et al., 2008). Отрицательно заряженный НСОз проникает в клетку через специализированные транспортеры на плазматической мембране, это происходит с затратой энергии АТФ и НАДФН (Price, 2011). Захват растворенного Сг происходит при участии внеклеточной КА, которая поставляет НСОЗ переносчикам бикарбоната и предотвращает утекание С, из клетки (So et al., 1998; Dudoladova et al., 2007; Kupriyanova et al., 2007, 2011; Price, 2011).

C„ поступивший в клетку, аккумулируется как пул бикарбоната в цитоплазме с рН 7,4. Это значение рН также уменьшает риск спонтанной утечки СОг, поскольку проницаемость бикарбоната через мембрану в 1000 раз меньше, чем СОг- Таким образом, внутриклеточная концентрация бикарбоната может достигать 20-40 мМ, тогда как концентрация С, вне клетки составляет 10 мкМ в пресной воде и 2 мМ - в морской воде (Price et al., 2008).

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Федорчук, Татьяна Петровна, 2013 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Acin-Perez R., Salazar E., Kamenetsky M., Buck J., Levin L. R. & Manfredi G. (2009). Cyclic AMP Produced inside Mitochondria Regulates Oxidative Phosphorylation. Cell Metabolism. 9, 265-276.

2. Alber B.E. & Ferry J.G. (1994). A carbonic anhydrase from the archaeon Methanosarcina thermophila. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 91, 6909-6913.

3. Allakhverdiev S.I., Yruela I., Picorel R., Klimov W. (1997). Bicarbonate is an essential constituent of the water-oxidizing complex of photosystem II. Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA and Invasion Capability in Hepatoma Cells. 94(10), 50505054.

4. Anderson L.E., Gibbons J.T. & Wang, X. (1996). Distribution of ten enzymes of carbon metabolism in pea (Pisum Sativum) chloroplasts. Int. J. Plant Sci., 157, 525-538.

5. Arancibia-Avila P., Coleman J.R., Russin W.A., Graham J.M. & Graham, L.E. (2001). Carbonic anhydrase localization in charophycean green algae: ecological and evolutionary significance. Int. J. Plant Sci. 162, 127-135.

6. Arntzen C.J. & Ditto C.L. (1976). Effects of cations upon chloroplast membrane subunit interactions and excitation energy distribution. Biochim Biophys Acta. 449, 259-274.

7. Atkins C.A., Patterson B.D., Graham D. (1972). Plant carbonic anhydrases. II. Preparation and some properties of monocotiledon and dicotiledon enzyme types. Plant Physiol. 50, 218-223.

8. Badger M.R. and Price G.D. (1994). The role of carbonic anhydrase in photosynthesis. Ann. Rev. Plant Physiol. Plant Mol Biol. 45, 369-392.

9. Bracey M.H., Christiansen J., Tovar P., Cramer S.P., Bartlett S.G. (1994). Spinach carbonic- anhydrase - investigation of the zinc-binding ligands by site-directed mutagenesis, elemental analysis, and EXAFS. Biochemistry. 33, 13126-13131.

10. Brigand F., Iaconi V., Mangani S., Orioli P., Scozzafava A., Vernaglione G. & Supuran S.T. (1997). A ternary complex of carbonic anhydrase: X-ray crystallographic structure of adduct of human carbonic anhydrase 11 with the activator phenylalanine and the inhibitor azide. Inorganica Chimica Acta. 275/276, 295-300.

11. Buck J. & Levin L. R. (2011). Physiological Sensing of Carbon Dioxide/Bicarbonate/pH via Cyclic Nucleotide Signaling. Sensors. 11, 2112-2128.

12. Buck J. & Levin L. R. (2011). Physiological Sensing of Carbon Dioxide/Bicarbonate/pH via Cyclic Nucleotide Signaling. Sensors. 11, 2112-2128.

13. Buren S. (2010). Targeting and function of CAH1-Characterisation of a novel protein pathway to the plant cell chloroplast. PhD. Thesis, Umea University, Sweden.

14. Casey J.R. (2006). Why bicarbonate? Biochem.CellBiol. 84, 930-939.

15. Cederstrand C. & Govindjee Xu C. (1966) Some Properties of Spinach Chloroplast Fractions Obtained by Digitonin Solubilization. Biochim.Biophys.Acta. 120, 177-180.

16. Christianson D.V., Fierke C.A. (1996). Carbonic Anhydrase: Evolution of the Zinc Binding Site by Nature and by Design. Acc. Chem. Res. 29, 331-339.

17. Cocquempot M.F. Thomasset B., Barbotin J.N., Gellf G., Thomas D. (1981). Comparative Stabilization of Biological Photosystems by Several Immobilization Procedures. European J Appl Microbiol Biotechmol. 11, 193-198.

18. Coleman I.E. (1967) Mechanism of action of carbonic anhydrase. J. Biol. Chem. 242. 52125219.

19. Coleman J.E. (1998). Zinc enzymes. Current Opinion in Chemical Biology. 2, 222-234.

20. Cot S.S., So A.K., Espie G.S., (2008). A multiprotein bicarbonate dehydration complex essential to carboxysome function in cyanobacteria. J. Bacterial. 190, 936—945.

21. Cowan I.R. (1986). Economics of carbon fixation in higher plants. In: On the economy of plant form and function, Ed. by Givnish T.J., Cambridge University Press, Cambridge, 133-170.

22. Cox EH, McLendon GL, Morel FM, Lane TW, Prince RC, Pickering IJ, George GN. (2000). The active site structure of Thalassiosira weissflogii carbonic anhydrase 1. Biochemistry. 39(40), 12128-30.

23. Cronk, J. D., Endrizzi, J. A., Cronk, M. R., O'Neill, J. W. & Zhang, K. Y. (2001). Crystal structure of E. coli beta-carbonic anhydrase, an enzyme with an unusual pH-dependent activity. Protein Sci. 10, 911-922.

24. Dai H.-Y., Hong Ch.-Ch., Liang S.-Ch., Yan M.-D., Lai G.-M., Cheng A.-L. & Chuang Sh.-E. (2008). Carbonic Anhydrase III Promotes Transformation. Symp. Soc. Exp. Biol 17, 612-624.

25. Davenport H.W. (1939). Gastric carbonic anhydrase. J. Physiol. 97, 32-43.

26. Davies D.D. (1973). Control of and by pH. Symp. Soc. Exp. Biol. 27, 513-529.

27. Diaz E., Sandblom J.P., Wistrand P.J. (1982). Selectivity properties of channels induced by a reconstituted membtane-bound carbonic anhydrase. Ada Physiol. Scand. 116,461- 463.

28. DudkinaN., Heinemeyerb J., W. Keegstra, Boekema E. J., Braun H.-P. (2005) Structure of dimeric ATP synthase from mitochondria:An angular association of monomers induces the strong curvature of the inner membrane. FEBS Letters 579, 5769-5772.

29. Dudoladova M.V., Kupriyanova E.V., Markelova A.G., Sinetova M.P. (2007). The thylakoid carbonic anhydrase associated with photosystem II is the component of inorganic carbon accumulating system in cells of halo- and alkaliphilic cyanobacterium Rhabdoderma lineare. Biochim. et Biophys. Acta. 1767, 616-623.

30. Suleyman I. Allakhverdiev b, Natalia A. ProninaEdwards L.J., Patton R.L. (1966). Visualization of carbonic anhydrase activity in polyacrilamide gel. Stain Technology. 41, n.6, 333-334.

31. Elleby B., Chirica L.C., Tu Ch., Zeppezauer M., Lindskog S. (2001). Characterization of carbonic anhydrase from Neisseria gonorrhoeae. Eur. J. Biochem. 268, 1613-1619.

32,

33.

34

35

36

37

38

39

40,

41,

42

43.

44,

45,

46.

Elleuche S. & Poggeler S. (2010). Carbonic anhydrase in fungi. Microbiology. 156, 23-29.

Elleuche S., Poggeler S. (2009). Evolution of carbonic anhydrases in fungi. Curr Genet. 55,211-222.

Eriksson A.E., Jones T.A., Liljas. A. (1988). Refined structure of human carbonic anhydrase II at 2.0 angstrom resolution. Protein Struct. Fund. Genet. 4, 274-282.

Eriksson M.; Karlsson J.; Ramazanov Z.; Gardestrom P.; Samuelsson G. (1996). Discovery of an algal mitochondrial carbonic anhydrase. Molecular cloning and characterization of a low-C02-induced polypeptide in Chlamydomonas reinhardtii. Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA. 93(21), 12031-12034.

Fabre N., Reiter I. M, Becuwe-Linkan N., Genty B. & Rumeau D. (2007). Characterization and expression analysis of genes encoding a and b carbonic anhydrases in Arabidopsis. Plant, Cell and Environment. 30, 617-629.

Faurholt C. (1924). Efudes sur les solutions aquenses d'anhydride carbonique et d'acide carbonique. Chim. Physiol. 21(4), 400-453.

Fawcett T.W., Browse J.A., Volokita M. & Bartlett S.G. (1990). Spinach carbonic-anhydrase primary structure deduced from the sequence of a cDNA clone. J. Biological Chemistry. 265, 5414-5417.

Ferreira F.J., Guo C. & Coleman J.R. (2008). Reduction of plastid-localized carbonic anhydrase activity results in reduced Arabidopsis seedling Survivorship. Plant physiology. 147, 585-594.

Fett J.P. & Coleman J.R. (1994). Characterization and expression of two cDNAs encoding carbonic anhydrase in Arabidopsis thaliana. J. Plant Physiol. 105, 707-713.

Fisher M., Gokhman I., Pick U. & Zamir A. (1996). A salt-resistant Plasma Membrane Carbonic Anhydrase Is Indused by Salt in Dunaliella salina. J. Biological Chemistry. 271, 17718-17723.

Forster R.E., Steen J.B. (1968). Rate limiting processes in the Borh shift in human red cells. J. Physiol. (London). 196, 541-562.

Frick, U. B., and Schaller, A. 2002. cDNA microarray analysis of fusicoccin-induced changes in gene expression in tomato plants. Planta. 216, 83-94.

Friedland B.R., Maren T.H. (1981). The relation between carbonic anhydrase activity and ion transport in elasmobranch and rabbit lens. Exp. Eye Res. 33, 545-561.

Frilyand L.E. (1995). Photosynthesis from light to Biosphere. Proceedings of the Xth International Photosynthesis Congress. 5, 559-562.

Friso G., Giacomelli L., Ytterberg A. J., Peltier J.-B., Rudella A., Sun Q. & van Wijka K. J. (2004). In-Depth Analysis of the Thylakoid Membrane Proteome of Arabidopsis thaliana Chloroplasts:NewProteins, NewFunctions, and a Plastid Proteome Database. The Plant Cell. 16,478^99.

47. Fujiwara S., Fukuzawa H. Tachiki A. & Miyachi S. (1990). Structure and differential expression of two genes encoding carbonic anhydrase in Chlamydomonas reinhardtii. Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 87, 9779-9783.

48. Fukuzawa H., Fujiwara S., Yamamoto Y., Dionisto-Sese M. L. & Miyachi S. (1990). cDNA cloning, sequence, and expression of carbonic anhydrase in Chlamydomonas reinhardtii: Regulation by environmental C02 concentration. Proc. Natl Acad. Sci. (USA). 87, 4383-4387.

49. Gehring Ch. (2010). Adenyl cyclases and cAMP in plant signaling - past and present. Cell Communication and Signaling. 8, 15.

50. Gotz R., Gnann A. & Zimmermann F.K. (1999). Deletion of the carbonic anhydrase-like gene NCE103 of the yeast Saccharomyces cerevisiae causes an oxygen-sensitive growth defect. Yeast. 15, 855-864.

51. Graham D., Perry G.L., Atkins C.A. (1974). In search of a role for carbonic anhydrase in photosynthesis Mechanisms of regulation of plant growth / Ed. R. L. Bieleski, A.R. Ferguson, M.M. Cresswell. Wellington,. 251-258. (Roy. Soc. N.Z. Bull.; 12).

52. Graham D„ Reed M.L., Patterson B.D., Hockley D.G. (1984). Chemical properties, distribution, and physiology of plant and algal carbonic anhydrases. In: Ann. N. Y. Acad Sci. 429, 222-237.

53. Guilloton M.B., Lamblin A.F., Kozliak E.I., Gerami-Nejad M., Tu C., Silverman D., Anderson P.M., Fuchs J.A. (1993). A physiological role for cyanate-induced carbonic anhydrase in Escherichia coli. J. Bacteriol. 175, 1443-1451.

54. Hatch M.D. & Burnell J.N. (1990). Carbonic anhydrase activity in leaves and its role in the first step of C4 photosynthesis. Plant Physiology. 93, 825-828.

55. van Iperen J., Helder W. (1985). A method for the determination of organic carbon in calcareous marine sediments. Marine Geology. 64, 179-187.

56. Henkart P., Guidotti G.6 Edsall J.T. (1968). Catalysis of the hydrolysis of l-fluro-2,4-dinitrobenzene by carbonic anhydrase. J. Biol. Chem. 243, 2447-2449.

57. Hewett-Emmett D., Tashian R.E. (1996). Functional diversity, conservation, and convergence in the evolution of the a-, 0-, and y-carbonic anhydrase gene families. Mol. Phylogenet. Evol. 5, 50-77.

58. Hewett-Emmett D. (2000). The carbonic anhydrases. New Horizons. USA. 29-76.

59. Hoang, C. V., and Chapman, K. D. 2002. Biochemical and molecular inhibition of plastidi-al carbonic anhydrase reduces the incorporation of acetate into lipids in cotton embryos and tobacco cell suspensions and leaves. Plant Physiol. 128,1417-1427.

60. Holmes-Davis, R., Tanaka, C. K., Vensel, W. H., Hurkman, W. J., and McCormick, S. (2005): Proteome mapping of mature pollen of Arabidopsis thaliana. Proteomics 5, 486484.

61. http://biologi.blogsome.com/2007/06/

62

63

64,

65

66

67

68

69,

70,

71.

72,

73.

74.

75.

76.

http://www.lcsc.edu/ns 172/lectures/biology/Photosynthesis.pdf.

Hu, H., Boisson-Dernier, A., Israelsson-Nordstrom, M., Bohmer, M., Xue, S., Ries, A., Godoski, J., Kuhn, J.M., and Schroeder, J.I. (2010). Carbonic anhydrases are upstream regulators of CCVcontrolled stomatal movements in guard cells. Nat. Cell Biol. 12, 87-93, 1-18.

Huang Sh., Hainzi T., Grundstrom Ch., Forsman S., Samuelsson G., Sauer-Eriksson A.E. (2011). Structural studies of p-carbonic anhydrase from the green alga Coccomyxa: inhibitor complexes with anions and acetazolamide. PLos ONE. 6(12), e28458.

Ignatova L. K., Rudenko N. N., Khristin M. S. & Ivanov B. N. (2006). Heterogeneous Origin of Carbonic Anhydrase Activity of Thylakoid Membranes. Biochemistry (Moscow). 71(5), 525-532.

Ignatova L. K., Rudenko N.N., Mudrik V. A., Fedorchuk T.P. & Ivanov B.N. (2011). Carbonic anhydrase activity in Arabidopsis thaliana thylakoid membrane and fragments enriched with PSI or PSII. Photosynthesis Research. 110, 89-98.

Ignatova L.K., Moskvin O.V., Romanova A.K., Ivanov B.N. (1998). Carbonic anhydrases in the C3-plant leaf cell. A list. J. Plant Physiol. 25, 673-677.

Innocenti A., Durdagi S, Doosdar N, Strom T.A., Supuran C.T. (2010). Nanoscale enzyme inhibitors: fullerenes inhibit carbonic anhydrase by occluding the active site entrance. Bioorg Med Chem. 18,2822-2828.

Isaev A., Scheiner S. (2001). Proton Conduction by a Chain of Water Molecules in Carbonic Anhydrase, J. Phys. Chem. B., 105, 6420-6426.

Ivanov B.N., Ignatova L.K. & Romanova A K. (2006). Diversity in Forms and Functions of Carbonic Anhydrase in Terrestrial Higher Plants. Russian Journal of Plant Physiology. 54(2), 143-162.

Jebanathirajah, J.A., and Coleman, J.R. (1998). Associaton of carbonic anhydrase with a calvin cycle enzyme complex in Nicotiana tabacum. Planta. 203, 177-182.

Jiang W.P. & Gupta D. (1999). Structure of the carbonic anhydrase VI (CA6) gene: evidence for two distinct groups within the alpha-CA gene family. Biochemical J. 344, 385390.

Johansson I.M, Forsman C (1993). Kinetic studies of pea carbonic anhydrase. Eur J Biochem. 218(2), 439-46.

Kabanov A.V., Nametkin S.N., Klyachko N.L., Levashov A.V. (1991). Regulation of catalytic activity and oligomeric composition of enzymes in reversed micelles of surfactants in organic solvents. FEBS Lett. 278, 143-46.

Kamo T., Shimogawara K., Fukuzawa H., Muto S., Miyachi. S. (1990). Subunit constitution of carbonic anhydrase from Chlamydomonas reinhardtii. Eur. J. Biochem. 192, 557562.

Karlsson J, Clarke A.K., Chen Z.Y., Hugghins S.Y., Park Y.I., Husic H.D., Moroney J.V., Samuelsson G. (1998). A novel alpha-type carbonic anhydrase associated with the

77

78

79

80

81

82

83

84

85

86

87.

88.

89.

90.

thylakoid membrane in Chlamydomonas reinhardtii is required for growth at ambient C02. EMBOJ. 17(5), 1208-1216.

Karlsson, J., Hiltonen, T., Husic, H.D., Ramazanov, Z., and Samuelsson, G. (1995). Intracellular Carbonic anhydrase of Chlamidomonas reinhardtii. Plant Physiol., 109, 533539.

Kende H. (1993). Ethylene biosynthesis. Plant Mol. Biol. 44, 283-307.

Khristin M.S., Ignatova L.K., Rudenko N.N., Ivanov B.N., Klimov V.V. (2004). Photosystem II associated carbonic anhydrase activity in higher plants is situated in core complex. FEBS Letters. 577, 305-308.

Kimber M.S. & Pai E.F. (2000). The active site architecture of Pisum sativum p-carbonic anhydrase is a mirror image of that of a-carbonic anhydrases. EMBOJ.. 19, 1407-1418.

Kisker C, Schindelin H., Alber B.E., Ferry J.G. & Rees D.C. (1996). A left-handed beta-helix revealed by the crystal structure of a carbonic anhydrase from the archaeon Methanosarcina thermophila. EMBOJ. 15,2323-2330.

Klavsen S.K., MadsenT.V., Maberly S.C. (2011). Crassulacean acid metabolism in the context of other carbon-concentrating mechanisms in freshwater plants: a review. Photosynthesis Research. 109(1-3), 269-279.

Klimov V.V., Baranov S.V. (2001) Bicarbonate requirement for the water-oxidizing complex of photosystem II. Biochim. Biophys. Acta. 1503, 187-196.

Knoche W. (1980). Chemical reactions CChin water. In Biophysics and Physiology of Carbon Dioxide (Edited by Bauer C, Gros G. and Battels H.), Springer, New York. 3-11.

Kramer D.M. Sacksteder C.A, Cruz J. A. (1999). How acidic is the lumen? Photosynth. Res. 60, 151-163.

Ku MS B., Kano-Murakami Y., Matsouka M. (1996). Evolution and expression of C sub(4) photosynthesis genes. Plant Physiology. Ill, 949-957.

Kupriyanova E.V. Sinetova M.A., Cho S.M., Park Y.-I., Los D.A. & ProninaN.A. (2013). C02-concentrating mechanism in cyanobacterial photosynthesis: organization, physiological role, and evolutionary origin. Photosynth Res. DOI 10.1007/sl 1120-013-9860-z.

Kupriyanova E., Villarejo A., Markelova A., Gerasimenko L., Zavarzin G., Samuelsson G., Los D. A., ProninaN. (2007). Extracellular carbonic anhydrases of the stromatolite-forming cyanobacterium Microcoleus chthonoplastes. Microbiology. 153, 1149-1156.

Kupriyanova E.V., Sinetova M.A., Markelova A.G., Allakhverdiev S.I., Los D.A., Pronina N.A. (2011). Extracellular b-class carbonic anhydrase of the alkaliphilic cyanobacterium Microcoleus chthonoplastes. J. of Photochemistry and Photobiology B: Biology. 103, 7886.

Lane T.W., Morel F.M.M. (2000). A biological function for cadmium in marine diatoms. Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 97,4627-4631.

91. Lazova G.N., Stemler A.J. (2008). A 160 kDa protein with carbonic anhydrase activity is complexed with rubisco on the outer surface of thylakoids. Cell Biology International. 32, 646-653.

92. Lee J. G., Morel F.M. (1995). Replacement of zinc by cadmium in marine phytoplankton. Marine ecology progress series. 127, 305-309.

93. Leiner M. & Leiner G. (1941).Die Aktivatoren der Kohlensaureanhydrase. Naturwiss. 29, 195-197.

94. Levashov A.V., Ugolnikova A.V., Ivanov M.V., Klyachko N.L. (1997). Formation of homo-and heterooligomeric supramolecular structures by D-glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase and lactate dehydrogenase in reversed micelles of aerosol OT in octane. Biochem. AndMol. Biol. Int. 42(3), 527-534.

95. Lichtenthaler H.K. (1987). Chlorophylls and Carotenoids: Pigments of Photosynthetic Biomembranes. Methods in enzymology. 148, 350-382.

96. Liljas A., Hakansson K., Jonsson, B.H., Xue Y. (1994). Inhibition and catalysis of carbonic anhydrase. Recent crystallographic analyses. Eur. J. Biochem. 219, 1-10.

97. Liljas A., Laurberg M. (2000). A wheel invented three times. The molecular structures of the three carbonic anhydrases. EMBO Reports. 1(1), 16-17.

98. Lorimer G.H., Bager M.R., Andrews T.J. (1977). D-Ribulose- ,5-bisphosphate Carbox-ylase-Oxygenase. Improved Methods for the Activation and Assay of Catalytic Activities. Analytical biochemistry. 78, 66-75.

99. Lowry O.H., Rosebrough N.J., Fan A.L., Randall R.L. (1951). Protein measurement with the Folin phenol reagent. J. Biol. Chem. 193, 256-266.

100.Lu Y.K., Stemler A.J. (2002). Extrinsic Photosystem II Carbonic Anhydrase in Maize Mesophyll Chloroplasts. Plant Physiol. 266, 16746-16754.

101.Lu Y.K., Theg S.M., Stemler A.J. (2005). Carbonic Anhydrase activity of the Photosystem II OEC33 protein from pea. Plant Cell Physiol. 46(12), 1-10.

102.Ludwig M. (2011). The molecular evolution of 13-carbonic anhydrase in Flaveria. J. Exp. Bot. 62,3071-3081.

103.Ludwig M., Stiltemeyer D., Price G.D. (2000). Isolation of ccmKLMN genes from the marine cyanobacterium Synechococcus sp. PCC7002 (Cyanophyceae) and evidence that CcmM is essential for carboxysome assembly. J. Phycol. 36, 1109-1118.

104.Maffia M., Trischitta F., Lionetto M.G., Storelli C., Schettino T. (1996). Bicarbonate absorption in eel intestine: evidence for presence of membrane-bound Carbonic Anhydrase on the brush border membranes of the enterocyte. J. of Experimental zoology. 275, 365373.

105.Majeau N. & Coleman J.R. (1992). Isolation and Characterization of a cDNA Coding for Pea Chloroplastic Carbonic Anhydrase. Plant Physiol. 95, 264-268.

106.Mann T., Keilin D. (1940). Carbonic anhydrase. Purification and nature of the enzyme. BiochemJ. 34(8-9), 1163-1176.

107.Maren. T.H. (1988). The kinetics of HC03" synthesis related to fluid secretion, pH control, and C02 elimination. Annu. Rev. Physiol. 50, 695-717.

108.Meldrum N.N., Roughton F.J.W. (1933). Carbonic anhydrase: its preparation and propeties. Nature. 80, 113-142.

109.Meyer M. & Griffiths H. (2013). Origins and diversity of eukaryotic C02-concentrating mechanisms: lessons for the future. Experimental Botany. 64(3), 769-786.

I lO.Mitra M„ Mason C.B., Xiao Y., Ynalvez R.A., Lato S.M., Moroney J.V. (2005). The

carbonic anhydrase gene families of Chlamydomonas reinhardtii. Can. J. Bot. 83, 1-15.

II l.Mitsuhashi S., Ohnishi J., Hayashi M., Ikeda M. (2004). A gene homologous to P-type

carbonic anhydrase is essential for the growth of Corynebacterium glutamicum under atmospheric conditions. Applied Microbiology and Biotech. 63(5), 592-601.

112.Mitsuhashi S., Mizushima T, Yamashita E., Yamamoto M., Kumasaka T, Moriyama H., Ueki T, Miyachi S. & Tsukihara T. (2000). X-ray structure of beta-carbonic anhydrase from the red algae, Porphyridium purpureum, reveals a novel catalytic site for CO2 hydration. J. of Biological Chemistry. 275, 5521-5526.

113.Mitz M.A. (1979). CO2 Biodinamics: A new concept of cellular control. J. Theor. Biol. 80(4), 537-551.

114.Morel S., Gasco M.R. Cavalli R. (1994). Incorporation in lipospheres of [D-Trip]LHRH. Int. J. Pharm. 105, R1-R3.

115.Moroney J.V., Bartlett S.G., Samuelsson G. (2001). Carbonic anhydeases in plants and algae. Plant Cell Environ. 24, 141-153.

116.Moroney J.V., Ma Y., Frey W.D., Fusilier K.A., Pham T.T., Simms T.A., DiMario R.J., Yang J., Mukherjee B. (2011). The carbonic anhydrase isoforms of Chlamydomonas reinhardtii: intracellular location, expression, and physiological roles. Photosynth Ties.DOI 10.1007/sl 1120-011-9635-3.

117.Moroney J.V., Mason C.B. (1991). The role of chloroplast in inorganic carbon acquisition by Chlamydomonas reinhardtii. Can. J. Bot. 69, 1017-1024.

118.Moroney J.V., Somanchi A. (1999). How do algae concentrate CO2 to increase the efficiency of photo synthetic carbon fixation? Plant Physiol. 119, 9-16.

119.Moroney J. V., Tolbert N.E., Sears B.B. (1986). Complementation analysis of the inorganic carbon concentrating mechanism Chlamydomonas reinhardtii Mol. Gen. Genet. 204, 199203.

120.Moroney J.V., Ynalvez R.A. (2007). Proposed carbon dioxide concentrating mechanism in Chlamydomonas reinhardtii, Eukaryot. Cell. 6, 1251-1259.

121.Moskvin O.V., Shutova T.V., Khristin M.S., Ignatova L.K., Villarejo A., Samuelsson G., Klimov, V.V. & Ivanov, B.N. (2004). Carbonic anhydrase activities in pea thylakoids - A Photosystem II core complex-associated carbonic anhydrase. Photosynth. Res. 79, 93-100.

122.Moubarak-Milad M. and Stemler A. (1994). Oxidation-reduction potential dependence of photosystem II carbonic anhydrase in maize thylakoids. Biochemistry. 33, 4432-4438.

123.Mubarakshina M.M., Ivanov B.N. (2010). The production and scavenging of reactive oxygen species in the plastoquinone pool of chloroplast thylakoid membranes. Physiologia Plantarum. 140, 103-110.

124.Narumi S. & Miyamoto E. (1974). Activation and phosphorylation of carbonic anhydrase by adenosine-3', 5'-monophosphate-dependent protein kinase. Biochimica et Biophysica Acta. 350,215-224.

125.Narumi S., & Kanno M. (1973). Effect of gastric acid stimulants on the activities of HC03-stimulated, Mg2+-dependent ATP-ase and carbonic anhydrase in rat gastric mucosa. Biochimica et Biophysica Acta. 311, 80-89.

126.Neish A.C. (1939). Chloroplasts. II. Their chemical composition and the distribution of certain metabolites between the chloroplasts and the remainder of the leaf. Biochem. J. 33, 300-308.

127.Nishimori I.; Saburo O., Hiroaki T., Supuran C.T. (2008). The a and P Classes Carbonic Anhydrases from Helicobacter pylori as Novel Drug Targets. Curr. Pharm. 14, 622-630.

128.Noir S., Brautigam A., Colby Th., Schmidt J., Panstruga R. (2005). A reference map of the Arabidopsis thaliana mature pollen proteome. Biochem. and Biophys. Res. Comm. 337, 1257-1266.

129.Parisi G., Perales M., Fornasari M.S., Gonztalez-Schain A.C.N., Gomez-Casati D., Zimmermann S., Brennicke A., Araya A., Ferry J.G., Echave J., Zabaleta E. (2004). Gamma carbonic anhydrases in plant mitochondria. Plant Molecular Biology. 55, 193-207.

130.Park H, Song B, Morel FM. (2007). Diversity of the cadmium-containing carbonic anhydrase in marine diatoms and natural waters. Environ Microbiol. 9(2), 403-13.

132.Peltier J.B., Friso G. Kalume D.E., Roepstoff P., Nilsson F., Adamska I., van Wijk K.J. (2000). Proteomics of the chloroplast: systematic identification and targenting analysis of lumenal and peripheral thylakoid proteins. The Plant Cell. 12, 319-341.

132.Pena K.L., Castel S.E., de Araujo C., Espie G.S., Kimber M.S. (2010). Structural basis of the oxidative activation of the carboxysomal gamma-carbonic anhydrase, CcmM. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 107, 2455-2460.

133.Perales, M., Parisi, G., Fornasari, M. S., Colaneri, A., Villarreal, F., Gonzalez-Schain, N., Gormez-Casati, D., Braun, H. P., Araya, A., Echave, J., and Zabaleta, E. (2004). Gamma carbonic anhydrase like complex interact with plant mitochondrial complex I. Plant

134.Peter G.F., Thornber J.P. (1991). Biochemical Composition and organization of higher plant Photosystem II light-harvesting pigment-proteins. J. Biol. Chem. 266, 16746-16754.

135.Pocker Y., Meany J.E. (1965). The catalytic versatility of carbonic anhydrase from erythrocytes: the enzyme-catalyzed hydration of acetaldehyde. J. Am. Chem. Soc. 87, 18091811.

136.Pocker Y., Stone J.T. (1965). The catalytic versatility of eryth-rocyte carbonic anhydrase: the enzyme-catalyzed hydrolysis of p-ni-trophenyl acetate. J. Am. Chem. Soc. 87, 54975498.

137.Price G.D. (2011). Inorganic carbon transporters of the cyanobacterial C02 concentrating mechanism. Photosynth. Res. 109, 33^15.

138.Price G.D., von Caemmerer S., Evans J.R., Yu J.-W., Lloyd J., Oja V., Kell P., Harrison K., Gallagher A., Badger M.R. (1994). Specific reduction of chloroplast carbonic anhydrase activity by anti-sense RNA in transgenic tobacco plants has a minor effect on photosynthetic C02 assimilation. Planta. 193, 331-340.

139.Provart N.J., Majeau N., Coleman J.R. (1993). Characterization of pea chloroplastic carbonic anhydrase - expression in Escherichia coli and site-directed mutagenesis. Plant Mol. Biol. 22, 937-943.

140.Raisanen S. R., Lehenkari P., Tasanen M., Rahkila P., Harkonen P. L. & D H. Vaananen K. (1999). Carbonic anhydrase III protects cells from hydrogen peroxide-induced apoptosis. The FASEB J. 13,513-522.

141.Raven J.A (1997). C02-concentrating mechanisms: A direct role for thylakoid lumen acidification? Plant Cell And Environment. 20, 147-154.

142.Raven J.A. (2001). A role for mitochondrial carbonic anhydrase in limiting C02 leakage from low C02-grown cells of Chlamydomonas reinhardtii. Plant Cell Environ. 24, 261265.

143.Reed M.L., Graham D. (1981). Carbonic anhydrase in plants: Distribution, properties and possible physiological roles. Progr. Phytochem. 7, 47-94.

144.Reinfelder J.R., Kraepiel A.M. , Morel F.M. (2000). Unicellular C4 photosynthesis in a marine diatom. Nature. 407, 996-999.

145.Reinfelder J.R., Milligan A.J., Morel F.M. (2004). The role of the C4 pathway in carbon accumulation and fixation in a marine diatom. Plant Physiol. 135, 2106-2111.

146.Reiskind J.B. & Bowes G. (1991). The role of phosphoenol pyruvate carboxykinase in a marine macroalga with C4-like photosynthetic characteristics. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 88, 2883-2887.

147.Restrepo S., Myers K.L., del Pozo O., Martin G.B., Hart A.L., Buell C.R., Fry W.E. & Smart C.D. (2005). Gene profiling of a compatible interaction between Phytophthora infestans and Solanum tuberosum suggests a role for carbonic anhydrase. Mol Plant Microbe In (MPMI). 18(9), 913-922.

148.Roberts S.B., Lane T.W., Morel F.M.M. (1997). Carbonic anhydrase in the marine diatom Thalassiosira weissflogii (Bacillariophyceae). J. ofPhycology. 33, 845-850.

149.Roeske C.A. & Ogren W.L. (1990). Nukleotide sequence of pea cDNA-encoding chloroplast carbonic anhydrase. Nucleic acids res. 18, 3413-3413.

150.Roos A., Boron W.F. (1981). Intracellular pH. Physiol Rev. 61(2), 296-434.

151.Rowlett R.S., Chance M.R., Wirt M.D., Sidelinger D.E., Royal J.R., Woodroffe M., Wang Y.F.A., Saha R.P. & Lam M.G. (1994). Kinetic and structural characterization of spinach carbonic-anhydrase. Biochemistry. 33, 13967-13976.

152.Rowlett RS. (2010). Structure and catalic mechanism of the P-carbonic anhydrase. Biochim BiophisActa. 1804,362-373.

153.Rudenko N.N, Ignatova L.K. & Ivanov B.N. (2007). Multiple sources of carbonic anhydrase activity in pea thylakoids: soluble and membrane-bound forms. Photosynthes Research. 91, 81-89.

154.Rumeau D., Cuine S„ Fina L., Gault N., Nicole M., Peltier G. (1996). Subcellular distribution of carbonic anhydrase in Solanum tuberosum L. leaves. Characterization of two compartment-specific isoforms. Planta. 199, 79-88.

155.Sage R.F., Christin P.A., Edwards E.J. (2011). The C4 plant lineages of planet Earth. J. Exp. Bot. 62, 3155-3169.

156.Sage R.F., Zhu X.G. (2011). Exploiting the engine of C4 photosynthesis. J. Exp. Bot. 62, 2989-3000.

157.Sawaya M.R., Cannon G.C., Heinhorst S., Tanaka S., Williams E.B., Yeates T.O., Kerfeld C.A. (2006). The structure of beta-carbonic anhydrase from the carboxysomal shell reveals a distinct subclass with one active site for the price of two, J. Biol. Chem. 281 7546-7555.

158.Schenk, P. M., Kazan, K., Wilson, I., Anderson, J. P., Richmond, T., Somerville, S. C., and Manners, J. M. 2000. Coordinated plant defense responses in Arabidopsis revealed by mi-croarray analysis. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 97, 11655-11660.

159.Schubert M., Petersson U.A., Haas B.J., Funk Ch., Schroder W.P. & Kieselbach T. (2002). Proteome Map of the chloroplast Lumen of Arabidopsis thaliana. J. of Biological Chemistry. 277, 8354-8365.

160.Scozzafava A. & Supuran C.T. (2002). Carbonic anhydrase activators: high affinity

isozymes 1,11 and IV activators, incorporating a p-alanyl-histidine scaffold. J. of Medicinal Chemistry. 45, 284-291.

161.Shutova T., Kenneweg H., Buchta J., Nikitina J., Terentyev V., Chernyshov S., Andersson B., Allakhverdiev S., Klimov V., Dau H., Junge W. & Samuelsson G. (2008). The photosystem Il-associated Cah3 in Chlamydomonas enhances the 02 evolution rate by proton removal. EMBO. 27, 782-791.

162. Silverman D.N. (1991). The catalytic mechanism of carbonic anhydrase. Can. J. Botany. 69, 1070-1078.

163.Slaymaker D.H., Navarre D.A., Clark D., del Pozo 0., Martin G.B., Klessig D. (2002). The tobacco salicylic acid binding protein 3 (SABP3) is the chloroplast carbonic anhydrase which eibits antioxidant activity and plas a role in the hypersensitive defense response. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 99, 11640-11645.

164.Sly W. S. & Hu P. Y.. (1995). Human carbonic anhydrases and carbonic anhydrase deficiences. Annu. Rev. Biochem. 64, 375-401.

165.Smith K.S., Ferry J.G. (1999). A plant-type (beta-class) carbonic anhydrase in the

thermophilic metanoarchaeon Methanobacterium thermoautotrophicum. J. of Bacteriology. 181, 6247-6253.

166.Smith K.S., Jakubzick C„ Whittam T.S., Ferry J.G. (1999). Carbonic anhydrase is an ancient enzyme widespread in prokaryotes. PNAS. 96, 26.

167.Smith R.G. (1988). Inorganic carbon transport in biological systems. Comp. Biochem. Physiol. 90B(4), 639-654.

168. So A.K., Espie G.S. (1998). Cloning, characterization and expression of carbonic anhydrase from the cyanobacterium Synechocystis PCC6803. Plant Mol. Biol. 37, 205-215.

169.So A.K.C., Espie G.S., Williams E.B., Shively J.M., Heinhorst S., Cannon G.C. (2004). A novel evolutionary nige of carbonic anhydrase (s class) is a component of the carboxysome shell. J. Bacteriol. 186. 623-630.

170.Soltes-Rak, E., Mulligan, M.E. and Coleman, J.R. (1997). Identification and

characterization of a gene encoding a vertebrate-type carbonic anhydrase in cyanobacteria J. Bacteriol. 179, 769-774.

171.Spalding Martin H., Ogren William L. (1982). Photosynthesis is required for induction of the CC>2-concentrating system in Chlamydomonas reinhardtii. FEBS Lett. 145, 41-42.

172.Stemler A. (1985). Carbonic Anhydrase: molecular insights applied to Photosystem II research in thylakoid membranes In Inorganic carbon uptake by aquatic photosynthetic organisms. The American Soc. of Plant Physiologists. 377-387.

173.Stemler A. (1986). Carbonic anhydrase associated with thylakoids and photosystem II particles from maize. Biochim. et biophys. acta. 850, 97-107.

174.Stemler A. J. (1997). The case for chloroplast thylakoid carbonic anhydrase. Physiologia Plantarum. 99(2), 348-353.

175.Sterling D. & Casey J. R. (2002). Bicarbonate transport proteins. Biochem. Cell. Biol 80, 483—497.

176.Sun Q, Zybailov B., Majeran W., Friso G., Dominic B.P., van Wijk O. and K. (2009). PPDB, the Plant Proteomics Database at Cornell. Nucleic Acids Research. 37, Database issue D969-D974.

177.Sunderhaus S., Dudkina N., Jansch L., Klodmann J., Heinemeyer J., Perales M., Zabaleta E., Boekema E. J., Braun H.-P. (2006) Carbonic Anhydrase Subunits Form a Matrixexposed Domain Attached to the Membrane Arm of Mitochondrial Complex I in Plants. J. of Biol. Chem. 281(10), 6482-6488.

178.Supuran C.T. & Scozzafa A. (2000) Carbonic anhydrase activators: Synthesis of high affinity isozymes 1,11, and IV activators, derivatives of 4-(arylsulfonylureido-aminiacyl)ethyl-lH-imidasole. J. of Enzyme Inhibition. 15, 471-486.

179.Supuran C.T. (1991). Desogn of carbonic anhydrase inhibitors and activators. PhD. Thesis, Polytechnic University, Bucharest. 1-148.

180.Supuran C.T. (1992). Carbonic anhydrase activators. Part 4. A general mechanism of action for activators of isozymes 1,11 and 111. Revue Roumaine de Chimie. 37, 411-421.

181 .Süss K.-H., Prokhorenko I., Adler K. (1995). In situ association of Calvin cycle enzymes, ribulose-l,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase activase, ferredoxin-NADP+ reductase, and nitrite reductase with thylakoid and pyrenoid membranes of Chlamydomonas reinhardtii chloroplasts as revealed by immunoelectron microscopy. Plant Physiol. 107, 1387-1397.

182.Swader J.A., Jacobson B.S. (1972). Acetazolamide inhibition of photosystem II in isolated spinach chloroplasts. Phytochemistry. 11, 65-70.

183. Takizawa K., Cruz J.A., Kanazawa A., Kramer D.M. (2007). The thylakoid proton motive force in vivo. Quantitative, non-invasive probes, energetics, and regulatory consequences of light-induced pmf. Biochim. Biophys. Acta, 1767, 1233-1244.

184.Tanaka Sh„ Sawaya M.R., Phillips M., Yeates T.O. (2008). Insights from multiple structures of the shell proteins from the b-carboxysome. Protein science. 18, 108—120.

185.Temperini C., Scozzafava A., Supuran C.T. (2008). Carbonic Anhydrase Activation and the Drug Design. Current Pharmaceutical Design. 14(7), 708-715.

186.Through FAK Signaling Pathway. Mol Carcinogenesis. 47, 956-963.

187.Tripp B.C., Smith K., Ferry J.G. (2001). Carbonic Anhydrase: New Insights for an Ancient Enzyme, J. Biol. Chem. 276, Issue 52, 48615-48618.

188.Tuskan G.A., Difazio S., Jansson S., Bohlmann J., Grigoriev I., Hellsten U., Putnam N., Ralph S., Rombauts S., Salamov A., Schein J., Sterck L., Aerts A., Bhalerao R.R.,.Bhalerao R.P., Blaudez D., Boerjan W., Brun A., Brunner A., Busov V., Campbell M., Carlson J., Chalot M., Chapman J., Chen G.L., Cooper D., Coutinho P.M., Couturier J.,Covert S., Cronk Q., Cunningham R., Davis J., Degroeve S., Dejardin A., Depamphilis

C., Detter J., Dirks B., Dubchak I., Duplessis S., Ehlting J., Ellis B., Gendler K.,.Goodstein

D., Gribskov M., Grimwood J., Groover A., Gunter L., Hamberger B., Heinze

B., Helariutta Y., Henrissat B., Holligan D., Holt R., Huang W., Islam-Faridi N.Jones S., Jones-Rhoades M., Jorgensen R., Joshi C., Kangasjärvi J., Karlsson J., Kelleher

C., Kirkpatrick R., Kirst M., Kohler A., Kalluri U., Larimer F., Leebens-Mack J., Leple J.C., Locascio P., Lou Y., Lucas S., Martin F., Montanini B., Napoli C., Nelson

D.R., Nelson C., Nieminen K., Nilsson O., Pereda V., Peter G., Philippe R., Pilate

G., Poliakov A., Razumovskaya J., Richardson P., Rinaldi C., Ritland K., Rouze P., Ryaboy D., Schmutz J., Schräder J., Segerman B., Shin H., Siddiqui A., Sterky F., Terry A., Tsai C.J., Uberbacher E., Unneberg P., Vahala J., Wall K., Wessler S., Yang G., Yin T., Douglas C., Marra M., Sandberg G., Van de Peer Y., Rokhsar D. (2006). The genome of black cottonwood, Populus trichocarpa (Torr. & Gray). Science. 313(5793), 1596-604.

189.Ueno O. (2001). Environmental regulation of C3 and C4 differentiation in the amphibious sedge Eleocharis vivipara. Plant Physiol. 127, 1524-1532.

190.Utsunomiya E., Muto S. (1993). Carbonic anhydrase in the plasma membranes from C3 and C4 plants. Physiol. Plant. 88, 413-419.

191.Vaklinova S.G., Goushina L.M., Lazova G.N. (1982). Carboanhydrase activity in chloroplasts and chloroplast fragments C.r. Acad. bulg. sci. 35. 172-1724.

192.van Hunnik & Sultemeyer (2002). A possible role for carbonic anhydrase in the lumen of chloroplast thylakoids in green algae. Functional Plant Biology. 29(3), 243-249.

193. Van Rensen J.J., Tonk W.J.M., Bruijn S.M. (1988). Involvement of bicarbonate in the protonation of the secondary quinone electron acceptor of Photosystem II via the non-haem iron of the quinone-iron acceptor complex. FEBS Letters. 226, 347-351.

194.Villarejo A., Buren S., Larsson S., Dejardin A., Monne M., Rudhe Ch., Karlsson J., Jansson S., Lerouge P., Rolland N., von Heijne G., Grebe M., Bako L., and Samuelsson G. (2005). Evidence for a protein transported through the secretory pathway en route to the higher plant chloroplast. Nature cell biology. 7(12), DOI: 10.1038/ncbl330.

195.Villarejo A., Shutova T., Moskvin O., Forssen M., Klimov V.V., Samuelsson G. (2002). A photosystem II-associated carbonic anhydrase regulates the efficiency of photosynthetic oxygen evolution. TheEMBOJ. 21(8), 1930-1938.

196.Virgin I., Styring S., Andersson B. (1988). Photosystem II desorganization and manganese release after photoinhibition of isolated spinach thylakoid membranes. FEBS. Letters. 233, 408-412.

197.Vogan P.J., Frohlich M.W., Sage R.F. (2007). The functional significance of C3-C4 intermediate traits in Heliotropium L. (Boraginaceae): gas exchange perspectives. Plant Cell Environ. 30, 1337-1345.

198. Walker N. A. (1983). The uptake of inorganic carbon by freshwater plants. Plant, Cell & Environment. 6(4), 323-328.

199.Wang X, Suzawa T., Ohtsuka H., Zhao B., Miyamoto Y., Miyauchi T., R. Nishimira, Inoue T., Nakamura M., BABA K. & Kamijo R. (2010). Carbonic Anhydrase II Regulates Differentiation of Ameloblasts via Intracellular pH-Dependent JNK Signaling Pathway. Cellular Physiology. 709-719.C

200.Wassermann A.A., Fleischer S. (1967). The stabilization of chloroplast function. Biochim. Biophys. Acta. 153, 154-169.

201. Webb E. C. van Heyingen R. (1946). The action of British antilewisite (BAL) on enzyme systems. Biochem. J. 41, 74-82.

202.Wessing A.; Zierold K.; Bertram G. (1997). Carbonic anhydrase supports electrolyte transport in Drosophila Malpighian tubules. Evidence by X-ray microanalysis of cryosections. J. of insect physiology. 43(1), 17-28.

203.Wintermans, J. F. G. M. and A. DeMots. 1965. Spectrophotometric characteristics of chlorophyll 'a' and !b' and their pheophytins in ethanol. Biochim. et Biophys. Acta 109: 448-453.

204.Xu Y., Feng L., Jeffrey P. D., Shi Y. & Morel F. M. (2008). Structure and metal exchange in the cadmium carbonic anhydrase of marine diatoms. Nature. 452, 56-61.

205.Yakushevska A.E., Jensen P.E., Keegstra W., van Roon H., Scheller H.V., Boekema E.J., Dekker J.P. (2001). Supermolecular organization of photosystem II and its associated light-harvesting antenna m Arabidopsis thaliana. Eur JBiochem. 268, 6020-6028.

206. Yee D., Morel F.M.M. (1996). In vivo substitution of zinc by cobalt in carbonic anhydrase of a marine diatom. Limnol. Oceanogr. 41(3), 573-577.

207.Zabaleta E., Martin M.V., Braun H-P. (2012). A basal carbon concentrating mechanism in plants? J. Plant Science. 187, 97-104.

208.Zimmerman S., Innocenti A., Casini A., Ferry J.G., Scozzafava A., Supuran C.T. (2004). Carbonic anhydrase inhibitors. Inhibition of the prokariotic beta and gamma-class enzymes from Archaea with sulfonamides. Bioorg. Med. Chem. Lett. 14, 6001-6006.

209.Zimmerman S., Domsic J. F., Tu Ch., Robbins A.H., McKenna R., Silverman D.N., J.G. Ferry. (2013). Role of Trpl9 and Tyr200 in catalysis by the c-class carbonic anhydrase from Methanosarcina thermophila. Archives of Biochem. and Biophys. 529, 11-17.

210. Zimmerman S.A. & Ferry J.G. (2006). Proposal for a Hydrogen Bond Network in the Active Site of the Prototypic y-Class Carbonic Anhydrase. Biochemistry. 45(16), 51495157.

211.Алиев Д.А., Гулиев H.M. (1990). Карбоангидраза растений. М: Наука, 174 с.

212.Гринштейн С.В. и Кост О.А. (2001). Структурно-функциональные особенности мембранных белков. Успехи биологической химии. 41, 77-104.

213.Игнатова J1.K., Романова А.К. (1992). Участие карбоангидразы в ингибировании фотосинтеза протопластов гороха избытком С02. Физиология растений. 39(4), 711717.

214.Игнатова JI.К., Руденко Н.Н., Христин М.С., Иванов Б.Н. (2006). Гетерогенная природа карбоангидразной активности тилакоидных мембран. Биохимия. 71(5), 651659.

215.Комарова Ю.М., Доман Н.Г., Шапошникова Г.Л. (1982) Две формы карбоангидразы в хлоропластах бобов. Биохимия. Т. 47(6), 1027-1034.

216.Москвин О.В., Игнатова Л.К., Овчинникова В.И., Иванов Б.Н. (1995). Мембраносвязанная карбоангидраза тилакоидов гороха. Биохимия. 60, 1130-1137.

217.0стерман Л.А. (1981). Методы исследования белков и нуклеиновых кислот: электрофорез и ультрацентрифугирование (практическое пособие). М.: Наука.

218.Пронина Н.А., Аллахвердиев С.И., Куприянова Е.В., Клячко-Гурвич Г.Л., Климов В.В. (2002). Локализация карбоангидразы в субхлоропластных частицах гороха. Физиология растений. 49, 431-439.

219.Пронина Н.А., Семененко В.Е. (1984) Локализация мембраносвязанной и растворимой форм карбоангидразы в клетке хлореллы. Физиология растений. 31(2), 241-251.

220.Семененко В.Е., Аврамова С., Георгиев Д., Пронина H.A. (1977). Сравнительное изучение активности и локализации карбоангидразы в клетках Chlorella и Scenedesmus. Физиология растений. 31(2), 241-251.

221.Шитов A.B., Побегуц О.В., СмоловаТ.Н., С.И. Аллахвердиев, Климов В.В. (2009). Марганецзависимая карбоангидразная активностьбелков фотосистемы 2. Биохимия. 74(5), 629-639.