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        確定一系列新的光響應蛋白
        
			
        
				2019-05-21 11:48:35
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        當韓寶開始尋找新的藍藻種類進行研究時，她不知道完美的候選人只是在樓上。Han是Kerfeld實驗室圍繞橙色類胡蘿卜素蛋白(OCP)的項目的一部分，該蛋白質響應來自環(huán)境的光以保護其宿主藍藻(以前稱為“藍綠藻”)。
        

        確定一系列新的光響應蛋白
        

        對OCP的興趣是雙重的：首先，它在藍藻光合作用中起著重要作用，而Kerfeld實驗室想要了解它的工作原理。然后，他們希望利用這些知識重新設計這種蛋白質，用于可再生能源和醫(yī)藥。
        

        在漢和她的同伴對藍藻基因組進行生物信息學分析后(基因組是生物體DNA藍圖的完整副本)，她發(fā)現(xiàn)蒙哥馬利實驗室，也是在MSU-DOE植物研究實驗室，專門研究一種物種。促進她研究她所鑒定的新的OCP蛋白家族。
        

        她的研究發(fā)表在Nature Plants雜志上(該文章發(fā)表了期刊封面)，介紹并描述了這個名為OCP2的新家族。
        

        越來越多的藍細菌基因組
        

        “以前關于OCP的大多數研究都集中在一種名為Synechocystis的藍藻中，”Han說。“這種OCP，被稱為OCP1，經過深入研究。”
        

        但在過去五年中，已有數百種藍藻基因組可用于分析。
        

        該數據向科學家展示了今天的OCP及其領域同源物如何在不同的藍細菌中進化數十億年，逐漸多樣化并專注于不同的功能。
        

        畢竟，藍藻是復雜的生物，生活在地球周圍截然不同的環(huán)境中，從寒冷的北極地區(qū)到黃石國家公園的溫泉。
        

        OCP相應地進行了調整，以保護藍細菌免受有害光照。它們的功能多樣性對于開發(fā)可再生能源或設計新的醫(yī)療保健工具很有意義，這就是為什么Kerfeld實驗室想要了解各種OCP系列如何工作的原因。
        

        介紹OCP2
        

        “我們進行了生物信息學分析，以分析數據庫中可用的所有藍細菌基因組，”Han說。“除了經過充分研究的OCP1之外，我們發(fā)現(xiàn)了兩個新的OCP家族。我們把注意力集中在OCP2上，這是在蒙哥馬利實驗室研究的藍細菌Fremyella中發(fā)現(xiàn)的。”
        

        有趣的是，OCP進化導致OCP1和OCP2都存在于Fremyella中，為比較一個生物體中的兩個家族創(chuàng)造了一個很好的機會。
        

        “我們發(fā)現(xiàn)OCP2與OCP1相比具有不同的特性。例如，OCP2對環(huán)境光條件的變化反應快得多。”
        

        另一方面，OCP2在被激活以保護藍細菌之前需要相對較高的光強度，而OCP1可以在較低的光強度下保護它。
        

        OCP2的結構也比OCP1簡單。Han和Kerfeld實驗室認為這些特征表明OCP2是一種更原始??的蛋白質。
        

        “我們有更多的進化證據來支持這種說法。我們知道OCP1已經進化為與Fremyella中的另一種蛋白質相互作用，稱為FRP(熒光恢復蛋白).FRP的作用是加速OCP1在黑暗中的恢復。但是，OCP2不會與FRP互動。“
        

        這是她認為發(fā)生的事情。為了保護藍藻，OCP1進化為與FRP相互作用，作為增加一層調節(jié)的一種方式。
        

        雖然這種額外的互動會減慢OCP1的速度，但它會使其更好 - 更精致 - 或更“智能”。
        

        一個很好的類比是官僚主義的繁文縟節(jié)：與FRP的互動就像是一層額外的文書工作，這會減慢公司的活動。但通常，已建立的官僚機構更加穩(wěn)定。
        

        但是OCP2是原始的并不意味著它沒那么有用，特別是在考慮合成生物學應用時。
        

        “不同的家庭具有獨特的有趣特征。我們實驗室的另一項研究只是展示了OCP1和OCP2在我們分開并看待它們時的工作方式不同。它們的不同特性將有助于設計不同的應用，取決于每個家庭的優(yōu)勢。”
        

        Kerfeld實驗室正在尋找更多的OCP家族，超越OCP2，繼續(xù)尋求建立關于這種蛋白質的結構和功能知識庫。
        
			

			
          
        
			
        
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