葉綠體蛋白轉運“馬達”之謎揭開

來源：媒體滾動

科技日報訊 （記者劉園園）記者9月2日獲悉，西湖大學閆湞團隊日前在學術期刊《細胞》上連續發表兩篇關聯論文，揭示了葉綠體蛋白轉運的動力機制及其進化多樣性，爲該領域的研究開闢了新視野。

“葉綠體有‘光能工廠’之稱，是植物進行光合作用的主要場所。在這座‘工廠’中，約有3000種蛋白質協同工作，是維持植物生命活動的主力軍。”閆湞介紹。然而，絕大多數葉綠體蛋白都不是葉綠體自己合成的，而是由細胞覈編碼轉運過來的。掌握葉綠體蛋白在植物內部結構中的轉運通道和動力機理，就如同獲得了開啓葉綠體這座“工廠”的密鑰。但是目前驅動蛋白質轉運的動力來源尚不清楚。

爲解答這一難題，閆湞團隊利用豌豆構建了一個葉綠體蛋白轉運實驗系統，捕捉到了葉綠體蛋白在豌豆中轉運的一個瞬間。根據冷凍電鏡圖像，研究人員初步推測，在轉運通道中扮演着“馬達”角色的可能是Ycf2-FtsHi複合體。

隨後，閆湞團隊從擬南芥中純化出Ycf2-FtsHi複合體，並解析了其高分辨率結構。他們將Ycf2-FtsHi複合體的高分辨率結構與先前從豌豆中獲得的冷凍電鏡圖像進行擬合，發現它們驚人地吻合。

“這一發現直接且有力地證實了Ycf2-FtsHi複合體正是葉綠體的驅動者，即‘馬達’。”閆湞說。

研究人員還進一步探索了“馬達”在不同光合生物中的進化多樣性。他們發現Ycf2-FtsHi複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。

“掌握這些機理，意味着人類有望調控葉綠體蛋白轉運效率，從而優化光合作用效率。”閆湞說。