研讨员闫浈团队在《细胞》上接连宣布了两篇相关论文,报导了在叶绿体蛋白转运的动力机制上取得的又一重大突破提醒了叶绿体蛋白转运的动力机制及其进化多样性,为该范畴的研讨拓荒了新视野。
研讨团队提醒了一种被称为“马达”的蛋白复合体,该复合体可以驱动叶绿体蛋白穿过叶绿体的“大门”,即TOC-TIC复合物。这一发现不只回答了长时刻困扰科学界的难题,一起,闫浈表明:“若可以精密调控叶绿体门控,咱们有望显着提高粮食作物的单位面积产量,并增强植物的固碳才干,这关于应对全球气候均匀状况随时刻的改变和粮食安全问题至关重要。”
叶绿体是植物细胞中进行光合作用的首要场所,每年经过光合作用组成的有机物量相当于人类年消耗量的十倍。为完结这些杂乱的化学反应,叶绿体需求从细胞质中吸收很多蛋白质。这些蛋白质在细胞质中组成后,需求凭借特别的转运机制才干进入叶绿体内部。
研讨团队聚集于这一转运机制的中心叶绿体蛋白的“马达”。此前,尽管科学家们现已知道叶绿体外表存在一个由TOC-TIC复合物组成的“大门”,但关于驱动蛋白质穿越这扇门的动力来历一向不清楚。在2022年,该团队就现已提醒了TOC-TIC复合物的精密结构,而现在他们又成功地确认了供给动力的“马达”身份。
为了确认“马达”的切当身份,研讨团队采用了一系列先进的技能和办法。他们第一步在豌豆中构建了一个叶绿体蛋白转运试验体系,企图捕捉到转运过程中的中间状况。接着,使用冷冻电镜技能解析了这一超级复合物的结构,尽管分辨率有限,但开始推测出“马达”的候选者是Ycf2-FtsHi复合体。
为了进一步验证这一假定,研讨团队还使用了形式植物拟南芥。经过基因修改技能在Ycf2-FtsHi复合体的要害组分上增加标签,他们成功地从拟南芥中纯化出了这一复合体,并解析了其高分辨率结构。随后,他们将这一结构与之前取得的含糊图画进行比对,发现两者惊人地符合,证明了Ycf2-FtsHi复合体正是叶绿体蛋白转运的“马达”。
研讨团队还进一步探究了“马达”在不同光合生物中的进化多样性。他们发现Ycf2-FtsHi复合体在绿色植物谱系中高度保存,但在不一样的物种中存在必定的差异性。
有意思的是,在此次研讨过程中,自诞生起就引发热议的“网红”AlphaFold也曾上台,担任了“帮手”一角。西湖大学博士生梁珂介绍道,AI尽管不能找出“马达”,但在给“马达”蛋白增加标签时,他们要判别适宜的增加方位,AlphaFold能经过输入的氨基酸序列猜测结构,极大辅佐了方位的挑选。“我们曾经在争辩AlphaFold是不是会替代结构生物学,但其实并非是这样,它是一个很好的研讨东西。”(来历:我国科学报 温才妃 刘逸飞)
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