丙氨酸氨基转移酶在阿拉伯芥缺氧后催化丙氨酸的分解

丙氨酸氨基转移酶（AlaAT）催化氨基从谷氨酸到丙酮酸的可逆转移，以形成2-氧戊二酸和丙氨酸。已有研究探讨了多种植物物种中AlaAT在低氧胁迫、光照和氮素施用下的调节。在本研究中，观察到阿拉伯芥AlaAT1和AlaAT2在缺氧期间在转录水平上的诱导，以及在缺氧处理根系中检测到的酶活性增加。此外，使用启动子:GUS融合体分析了AlaAT1和AlaAT2的组织特异性表达。GUS染色模式表明，两个AlaAT基因主要在维管组织中表达。我们操控了AlaAT的表达，以确定这一酶在低氧胁迫耐受性和氮代谢中的相对重要性。这是通过分析T-DNA突变体和在阿拉伯芥中过表达大麦AlaAT进行的。AlaAT1剔除突变体（alaat1-1）显示出AlaAT活性的显著降低，说明AlaAT1是阿拉伯芥中主要的AlaAT同工酶。大麦AlaAT的过表达显著提高了转基因植物中的AlaAT活性。这些植物在缺氧胁迫期间及其后续恢复过程中被分析了代谢变化。结果显示，aalat1-1植物在缺氧初期比野生型植物积累了更多的丙氨酸，在缺氧恢复期间，aalat1-1系的丙氨酸积累的下降被延迟。当丙氨酸作为氮源供应时，aalat1-1植物利用丙氨酸的效率低于野生型植物。这些结果表明，AlaAT1的主要作用是在丙氨酸过多时分解丙氨酸。因此，AlaAT对于在低氧胁迫恢复期间迅速将丙氨酸转化为丙酮酸至关重要。