Examensarbete i kemi, naturvetenskapliga fakulteten, Lunds universitet
Karakterisering på DNA nivå av korn mutanten xantha-f 68 felaktig i
enzymet magnesiumkelats
Lars Sjögren
DNA är en lång "repstege-liknande" molekyl som består av ett antal upprepande molekyl
grupper som kallas nukleotider. Nukleotiderna består i sin tur av en kolhydratgrupp, en
fosfatgrupp samt fyra alternativa kvävebaser -adenin, cytosin, guanin eller tymin.
Nukleotiderna bygger upp DNA-molekylen som två långa strängar som hålls samman av
interaktioner mellan kvävebaserna, adenin binder till tymin och cytosin till guanin.
Kvävebaserna kodar för olika proteiner som byggs upp av en följd av aminosyror. En triplett
av nukleotider bildar ett så kallat kodon som kodar för en aminosyra. En bit DNA-molekyl
som kodar för en proteinkedja kallas för en gen. De proteiner som katalyserar eller styr
kemiska reaktioner kallas för enzym. Om följden av kvävebaser i DNA på något sätt ändras
eller tas bort sker en så kallad mutation. Om en mutation skett i en gen kan proteinet som
genen kodar för ändras, vilket för ett enzym kan betyda att det kan helt upphör att fungera. I
detta arbete behandlas en mutant av sädesslaget korn, xantha-f 68 som har en eller flera
mutatoner i det DNA som kodar för en XANTHA-F subenheten i enzymet magnesiumkelatas.
Detta enzym katalyserar insättningen av en magnesiumjon i protoporfyrin IX vid bildandet av
klorofyll. Eftersom mutanten inte kan bilda något klorofyll blir växten gul och överlever
endast så länge näringen i fröet räcker.
Med molekylärbiologiska metoder kan man "sekvensera" dvs. bestämma följden av
kvävebaserna i den muterade genen och jämnföra den med sekvensen från korn med fullt
fungerande magnesiumchelatas. Skillnaderna kan sedan översättas med hjälp av den genetiska
koden till de motsvarande aminosyrasekvenserna. Den skillnad som har uppståt i
aminosyrasekvensen måste alltså vara orsaken till att enzymet inte kan fungera. På detta sätt
kan mutationerna ge information om aminosyror som är t.ex viktig för enzymets struktur eller
katalys. Detta kan i sin tur användas som underlag till vidare forskning om magnesiumkelatas
katalytiska mekanism.
Swedish official title: Karakterisering på DNA nivå av korn mutanten xantha-f 68 felaktig i
enzymet magnesiumkelats
Swedish credits: 20p
E-mail address of first author: [email protected]
Supervisor: Mats Hansson, Biochemistry
Submission date/time: 2000-08-25
Examensarbete i kemi, naturvetenskapliga fakulteten, Lunds universitet
Characterisation at DNA-level of the barley mutant xantha-f 68
deficient in magnesium chelatase
Lars Sjögren
Chemistry, Biochemistry
Spring 2000
Abstract in English
The insertion of Mg2+ into protoporphyrin IX, in the chlorophyll biosynthetic pathway, is
catalysed by the enzyme Mg-chelatase. The Xantha-f, Xantha-g and Xantha-h genes encode
the three subunits of the enzyme. Mutations in any of these genes cause a yellow phenotype
due to the absence of the green chlorophyll pigment. In this work the Xantha-f gene from the
barley mutant xantha-f 68 was cloned and sequenced in order to find out what kind of
mutation it has and were it is located in the gene. The knowledge about mutations in available
xantha-f mutants will help to understand the molecular mechanism of Mg chelation in plants.
Several different molecular methods such as PCR, ligations, transformations, plasmid
preparations and gel electrophoresis were used in order to clone and sequence the Xantha-f
gene. Three mutations were found in the gene. Two were missense mutations at positions
1047 and 4074, where the kodon AAC (asparagine) was mutated to AGC (serine) and the
kodon GGG (glycine) was changed to GAG (glutamate), respectively. At position 2112 was a
silent mutation. These results together with other sequenced xantha-mutants will form a base
for further research on Mg-chelatase concerning subunit location, mechanism and structure.
