Nitrogenomsetning

Lokalisering av ulike fosfataser i planteceller synliggjort ved hjelp av et grønt fluorescerende protein som er koblet til 2 ulike fosfataser (Foto: Polina Matre).

Dyr og mennesker er helt avhengige av å få nitrogen tilført i redusert form gjennom kosten. I praksis betyr dette tilførsel av nitrogen fra proteiner. Denne næringskjeden starter med at uorganisk nitrogen tas opp fra jorda av planter, reduseres og bygges inn i aminosyrer (nitrogenassimilasjon) og videre i proteiner. Det er viktig at nitrogenassimilasjonen er best mulig optimalisert fordi nitrogen er vanlig begrensende faktor for plantevekst og en viktig kostnadsfaktor i landbruket, samtidig som nitrogen er en kilde til forurensing av miljøet. I planter er nitrogenassimilasjonen delt mellom cytosol og kloroplaster (plastider). Nitrat blir først redusert i cytosol ved hjelp av enzymet nitratreduktase, deretter blir nitritt ført inn i kloroplastene hvor det blir videre redusert til ammonium og bygget inn i aminosyrer. Aktiviteten av nitratreduktase er tett koblet til prosesser i kloroplaster. Signaler for regulering av aktiviteten må sendes fra kloroplastene og til cytosolen hvor nitratereduktase er regulert ved fosforylering/defosforylering. Et prosjekt er igang ve UiS med å lokalisere fosfataser som potensielt er involvert i prosessen, og vi vil videre teste mulige signalstoffer og metabolitter som kan være viktige i regulering av de forskjellige fosfatasene. Enzymene i nitrogenmetabolismen er også regulert på transkripsjonsnivået, og prosjekt er igang der vi søker å kartlegge hvordan signaler fra lys og næringsstoffer påvirker uttrykking av genene i nitrogenmetabolismen. Ved hjelp av knock-out planter har vi identifisert proteiner som sannsynlig er involvert i reguleringen, og vi vil videre teste hvordan disse proteinene fungerer. Hovedansvarlig for prosjektet er professor Cathrine Lillo. Det er idag to PhD stipendiater knyttet til prosjektet, og prosjektet har støtte gjennom Norges Forskningsråds Auroraprogram for å fremme samarbeid med en framstående forskergruppe ved INRA i Versailles, Frankrike.

Publikasjoner

Lea US, Leydecker M-T, Quilleré I, Meyer C, Lillo C (2006) Post-translational regulation of nitrate reductase strongly affects the levels of free amino acids and nitrate, whereas transcriptional regulation has only minor influence. Plant Physiol 140: 1085-1094

Lillo C, Meyer C, Lea U, Provan F, Oltedal S (2004) Mechanism and importance of post- translational regulation of nitrate reductase. J Exp Bot: 55: 1275-1282

Lea US, ten Hoopen F, Provan F, Kaiser WM, Meyer C, Lillo C (2004) Mutation of the regulatory phosphorylation site of tobacco nitrate reductase results in high nitrite excretion and NO emission from leaf and root tissue. Planta, 219: 59-65