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葉綠體蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)“馬達(dá)”之謎揭開(kāi)
2024/09/04 15:37 來(lái)源：科技日?qǐng)?bào) 閱讀：1.1萬(wàn)
記者9月2日獲悉,，西湖大學(xué)閆湞團(tuán)隊(duì)日前在學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》上連續(xù)發(fā)表兩篇關(guān)聯(lián)論文,，揭示了葉綠體蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)的動(dòng)力機(jī)制及其進(jìn)化多樣性，為該領(lǐng)域的研究開(kāi)辟了新視野,。
“葉綠體有‘光能工廠’之稱,，是植物進(jìn)行光合作用的主要場(chǎng)所。在這座‘工廠’中,，約有3000種蛋白質(zhì)協(xié)同工作,，是維持植物生命活動(dòng)的主力軍?！遍Z湞介紹,。然而，絕大多數(shù)葉綠體蛋白都不是葉綠體自己合成的,，而是由細(xì)胞核編碼轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)來(lái)的,。掌握葉綠體蛋白在植物內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的轉(zhuǎn)運(yùn)通道和動(dòng)力機(jī)理，就如同獲得了開(kāi)啟葉綠體這座“工廠”的密鑰。但是目前驅(qū)動(dòng)蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的動(dòng)力來(lái)源尚不清楚,。
為解答這一難題,，閆湞團(tuán)隊(duì)利用豌豆構(gòu)建了一個(gè)葉綠體蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，捕捉到了葉綠體蛋白在豌豆中轉(zhuǎn)運(yùn)的一個(gè)瞬間,。根據(jù)冷凍電鏡圖像,，研究人員初步推測(cè)，在轉(zhuǎn)運(yùn)通道中扮演著“馬達(dá)”角色的可能是Ycf2-FtsHi復(fù)合體,。
隨后,，閆湞團(tuán)隊(duì)從擬南芥中純化出Ycf2-FtsHi復(fù)合體，并解析了其高分辨率結(jié)構(gòu),。他們將Ycf2-FtsHi復(fù)合體的高分辨率結(jié)構(gòu)與先前從豌豆中獲得的冷凍電鏡圖像進(jìn)行擬合,，發(fā)現(xiàn)它們驚人地吻合。
“這一發(fā)現(xiàn)直接且有力地證實(shí)了Ycf2-FtsHi復(fù)合體正是葉綠體的驅(qū)動(dòng)者,，即‘馬達(dá)’,。”閆湞說(shuō),。
研究人員還進(jìn)一步探索了“馬達(dá)”在不同光合生物中的進(jìn)化多樣性,。他們發(fā)現(xiàn)Ycf2-FtsHi復(fù)合體在綠色植物譜系中高度保守，且在不同物種中存在一定的差異性,。
“掌握這些機(jī)理,，意味著人類有望調(diào)控葉綠體蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)效率，從而優(yōu)化光合作用效率,?！遍Z湞說(shuō)。（記者 劉園園）