光合作用蛋白的結(jié)構(gòu)和功能詳細(xì)解釋
一個(gè)國際研究團(tuán)隊(duì)解決了這一結(jié)構(gòu)并闡明了光合復(fù)合物I的功能。這種膜蛋白復(fù)合物在動態(tài)重新連接光合作用中起著重要作用。來自馬克斯普朗克生物化學(xué)研究所,大阪大學(xué)和波鴻魯爾大學(xué)的團(tuán)隊(duì)及其合作伙伴報(bào)告了2018年12月20日在線發(fā)表的“ 科學(xué) ”雜志的工作。“結(jié)果彌補(bǔ)了我們對光合電子傳遞途徑理解的最后一個(gè)主要差距之一,”負(fù)責(zé)波鴻項(xiàng)目組“藍(lán)藻膜蛋白復(fù)合物”的副教授Marc Nowaczyk博士說。
生物學(xué)的電路
復(fù)合物I存在于大多數(shù)生物體中。在植物細(xì)胞中,它用于兩個(gè)地方:一個(gè)在線粒體中,一個(gè)在細(xì)胞的發(fā)電廠中,另一個(gè)在葉綠體中,在那里發(fā)生光合作用。在這兩種情況下,它都構(gòu)成了電子傳輸鏈的一部分,可以將其視為生物學(xué)的電路。這些用于驅(qū)動負(fù)責(zé)能量生產(chǎn)和儲存的細(xì)胞分子機(jī)器。已經(jīng)很好地研究了作為細(xì)胞呼吸的一部分的線粒體復(fù)合物I 的結(jié)構(gòu)和功能,而迄今為止對光合復(fù)合物I的研究很少。
短路光合作用
使用低溫電子顯微鏡,研究人員首次能夠解決光合復(fù)合物I的分子結(jié)構(gòu)。他們發(fā)現(xiàn)它與呼吸相關(guān)性有很大不同。特別地,負(fù)責(zé)電子傳遞的部分具有不同的結(jié)構(gòu),因?yàn)樗粌?yōu)化用于光合作用中的循環(huán)電子傳輸。
循環(huán)電子傳輸代表分子短路,其中電子被重新注入光合電子傳遞鏈而不是被儲存。Marc Nowaczyk解釋說:“這一過程的分子細(xì)節(jié)尚不清楚,其他因素尚未明確確定。” 該研究小組模擬過程在試管中,并表明,鐵氧還蛋白起著重要作用的蛋白質(zhì)。利用光譜方法,科學(xué)家們還證明了鐵氧還蛋白和復(fù)合物I之間的電子傳遞是高效的。
分子釣魚竿
在下一步中,該小組在分子水平上分析了哪些結(jié)構(gòu)元素負(fù)責(zé)復(fù)合物I和鐵氧還蛋白的有效相互作用。進(jìn)一步的光譜測量表明,復(fù)合物I在其結(jié)構(gòu)中具有特別靈活的部分,其捕獲像釣魚竿一樣的蛋白質(zhì)鐵氧還蛋白。這使得鐵氧還蛋白達(dá)到電子轉(zhuǎn)移的最佳結(jié)合位置。
“這使我們能夠?qū)⒔Y(jié)構(gòu)與光合復(fù)合物I的功能結(jié)合起來,并獲得對電子傳遞過程的分子基礎(chǔ)的詳細(xì)了解,”Marc Nowaczyk總結(jié)道。“未來,我們計(jì)劃利用這些知識創(chuàng)建人工電子傳遞鏈,從而實(shí)現(xiàn)合成生物學(xué)領(lǐng)域的新應(yīng)用。”
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