Nitrate reductase activity in the diatom Biddulphia longicruris: characterization and daily oscillation

Abstract

Nitrate reductase (NR) activity was studied in the marine diatom Biddulphia longicruris. During 24 hours of sampling, NR activity was found during day time and in the transition day-night. Nitrite anions, the product of nitrate reduction, was released by the cells at the times NR was active, and accumulated in the culture medium. Whenever the cultures of B. longicmris were submitted to nitrogen deprivation, NR activity could not be detected. In vitro determination of KM values for NR using nitrate or NADH were respectively 50//M and 80 /*M. Temperature and pH dependence of NR activity were also determined for this organism.A atividade de nitrato redutase (NR) foi estudada na diatomácea marinha Biddulphia longicruris. A NR é a enzima responsável pelo processo de assimilação de nitrato. O nitrato é reduzido no interior da célula a nitrito pela ação da NR. Esta enzima é normalmente oligomérica e utiliza o NADH como substrato doador de elétrons. Em alguns organismos também são encontradas NRs capazes de utilizarem o NADPH como doador eletrônico para a redução do nitrato a nitrito. Para a diatomácea B. longicmris foram apresentadas evidências de que a sua NR é específica para NADH e que a redução de nitrato em presença de NADPH não acontece. Determinações in vitro dos valores das constantes de Michaelis-Menten (KM) usando nitrato e NADH como substratos, são respectivamente 50µ e 80µM. A temperatura ótima de reação enzimática e a sua dependência ao pH também foram estudadas. Cultivos de B. longicmris foram acompanhados por períodos de 24 horas e foi mostrado que a atividade de NR é encontrada em maiores níveis durante os períodos de transição de luz/escuro. Os anions nitrito, produtos da redução de nitrato, são eliminados pelas células nos períodos de maior atividade de NR e se acumulam no meio de cultura. Células submetidas à ausência de nitrato apresentam uma repressão da expressão de NR, sendo ativadas quando pulsos de nitrato são fornecidos a estas culturas.

Keywords

• Biddulphia longicruris
• Daily variations
• Nitrate reductase
• Nitrate uptake