(相關(guān)資料圖)

記者11月22日從西湖大學(xué)獲悉，該校生命科學(xué)學(xué)院特聘研究員閆湞實(shí)驗(yàn)室的相關(guān)研究揭開了葉綠體蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)之謎，其研究結(jié)果在線發(fā)表于《細(xì)胞》期刊。

“光合作用被稱為地球上最重要的化學(xué)反應(yīng)。” 閆湞介紹，葉綠體作為光合作用的重要場地，好比一個(gè)“光能工廠”，有2000至3000種蛋白需要經(jīng)過TOC-TIC復(fù)合物被識(shí)別然后進(jìn)入葉綠體“工作”。

然而，葉綠體的“守門人”TOC-TIC復(fù)合物具體有哪些組分組成?蛋白是如何通過“大門”的?業(yè)內(nèi)爭論了近40年。閆湞實(shí)驗(yàn)室首次純化并解析了TOC-TIC復(fù)合物的完整清晰結(jié)構(gòu)，首次展示出葉綠體“守門人”的樣子。

TOC-TIC超級(jí)復(fù)合物電鏡結(jié)構(gòu)。

此前，科學(xué)界已發(fā)現(xiàn)葉綠體是雙膜結(jié)構(gòu)，內(nèi)膜上存在轉(zhuǎn)運(yùn)因子TIC，外膜上存在轉(zhuǎn)運(yùn)因子TOC，它們聯(lián)合形成一個(gè)超級(jí)復(fù)合物TOC-TIC，并扮演葉綠體“守門人”的角色。

閆湞實(shí)驗(yàn)室希望采用生物化學(xué)和結(jié)構(gòu)生物學(xué)的方法進(jìn)一步揭示TOC-TIC復(fù)合物的組成、組裝和轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制。他們選擇克萊因衣藻的TOC-TIC超級(jí)復(fù)合物為研究對(duì)象，在兩個(gè)已被確認(rèn)并在不同物種中高度保守的TOC(TOC34)和TIC(Tic20)組分上分別加親和標(biāo)簽進(jìn)行純化。

“也就是設(shè)置兩組實(shí)驗(yàn)，在特定的葉綠體樣本中，通過親和標(biāo)簽分別把TOC-TIC復(fù)合物精確找到，并純化出來。”閆湞解釋說，令人欣慰的是，最終這兩種不同策略所純化出來的蛋白質(zhì)組分完全一致，解析出來的電鏡結(jié)構(gòu)也高度一致。解析結(jié)果顯示，克萊因衣藻葉綠體上的TOC-TIC超級(jí)復(fù)合物一共包含14個(gè)組分，其中8個(gè)為之前已報(bào)道的組分，6個(gè)為功能未知的新組分。

結(jié)合前人理論，研究認(rèn)為，在雙層的葉綠體膜上，蛋白帶著轉(zhuǎn)運(yùn)信號(hào)肽經(jīng)過TOC-TIC超級(jí)復(fù)合物這個(gè)重要的通道依次進(jìn)入葉綠體。

?“這項(xiàng)研究用純化和解析結(jié)構(gòu)這個(gè)‘終極手段’解決了光合物種葉綠體生物學(xué)的一個(gè)核心問題，為進(jìn)一步理解和認(rèn)識(shí)藻類、植物葉綠體如何發(fā)展進(jìn)化邁出一大步。”一位匿名審稿人評(píng)價(jià)說。

(受訪者供圖)

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