Isolation, Cloning, characterization and heterologous expression in Escherichia coli of Chlamydomonas reinhardtii pyruvate orthophoshate (Pi) dikinase (PPDK) 1 gene

Abstract

Fosil yakıt kaynaklarının sınırlı olduğu göz önüne alındığında, araştırmacılar alternatifler aramışlardır. Algler en umut verici alternatiftir ve geleneksel biyoyakıt potansiyeli olan bitkilerin üzerinde belirgin avantajlar sunar. Bununla birlikte, ökaryotik, tek hücreli, fotosentetik mikroalerde lipid metabolizması ile ilgili çalışmalar sınırlıdır. Chlamydomonas reinhardtii, on yıldan uzun süredir bir dizi fizyolojik, biyokimyasal ve genetik çalışma için model organizma olarak kullanılan ökaryotik mikroalglerin en iyi bir temsilcilerinden birisidir. Bununla birlikte, şaşırtıcı bir şekilde C4-metabolizması ve düzenleyici faktörlerin enzimleri, moleküler düzeyde C. reinhardtii'de incelenmemiştir, ki bu son çabalar dışında, fosfoenolpiruvat karboksilaz (PEPC) genlerinin (PPC 1 ve Ppc2) moleküler karakterizasyonu üzerine odaklanmıştır. C. reinhardii (Mamedov ve arkadaşları, 2005; Moellering ve diğ., 2007; Mamedov ve Chollet, 2010). Bu nedenle, fotosentetik model organizma C. reinhardtii'de C4-metabolizmasının enzimlerinin incelenmesi, alglerdeki biyokütle birikimi ve biyoyakıt için çok önemlidir. Piruvat, fosfat dikinaz (PPDK, EC 2.7.9.1), C4 bitkilerinde ve bazı POM bitkilerinde fotosentetik CO2 fiksasyonunun yolunda önemli bir enzimdir ve ATP ve Pi'ye bağlı fosfoenolpiruvat (PEP) oluşumunu katalize eder piruvattan alıcı molekül. Bu çalışmada, ilk kez, Chlamydomonas reinhardtii'nin cDNA'sından PPDK (CrPPDk) genini başarılı bir şekilde izole ettik ve klonladık. Sonuçlarımız, CrPPDK geninin in vivo olarak kopyalandığını ve E.coli'de tamamen aktif, rekombinant bir PEPC'yi kodladığını doğrulamıştır. Gen ekspresyonu analizleri, CrPPDK geninin CO2 veya NH4 + duyarlı gen olduğunu ve kararlı durum transkript seviyelerinin, büyüme ortamına sağlanan değişen CO2 veya NH4 + seviyeleri tarafından yukarı / aşağı düzenlendiğini göstermektedir.