天天资讯：我国科学家破解叶绿体蛋白转运之谜

• 2022-11-22 20:59:03 来源：科技日报

科技日报记者 刘园园

记者11月22日从西湖大学获悉，该校生命科学学院特聘研究员闫浈实验室的相关研究揭开了叶绿体蛋白转运之谜，其研究结果在线发表于《细胞》期刊。

(资料图片仅供参考)

“光合作用被称为地球上最重要的化学反应。” 闫浈介绍，叶绿体作为光合作用的重要场地，好比一个“光能工厂”，有2000至3000种蛋白需要经过TOC-TIC复合物被识别然后进入叶绿体“工作”。

然而，叶绿体的“守门人”TOC-TIC复合物具体有哪些组分组成？蛋白是如何通过“大门”的？业内争论了近40年。闫浈实验室首次纯化并解析了TOC-TIC复合物的完整清晰结构，首次展示出叶绿体“守门人”的样子。

TOC-TIC超级复合物电镜结构。

此前，科学界已发现叶绿体是双膜结构，内膜上存在转运因子TIC，外膜上存在转运因子TOC，它们联合形成一个超级复合物TOC-TIC，并扮演叶绿体“守门人”的角色。

闫浈实验室希望采用生物化学和结构生物学的方法进一步揭示TOC-TIC复合物的组成、组装和转运机制。他们选择克莱因衣藻的TOC-TIC超级复合物为研究对象，在两个已被确认并在不同物种中高度保守的TOC（TOC34）和TIC（Tic20）组分上分别加亲和标签进行纯化。

“也就是设置两组实验，在特定的叶绿体样本中，通过亲和标签分别把TOC-TIC复合物精确找到，并纯化出来。”闫浈解释说，令人欣慰的是，最终这两种不同策略所纯化出来的蛋白质组分完全一致，解析出来的电镜结构也高度一致。解析结果显示，克莱因衣藻叶绿体上的TOC-TIC超级复合物一共包含14个组分，其中8个为之前已报道的组分，6个为功能未知的新组分。

TOC-TIC将核基因编码的蛋白转运进叶绿体。

结合前人理论，研究认为，在双层的叶绿体膜上，蛋白带着转运信号肽经过TOC-TIC超级复合物这个重要的通道依次进入叶绿体。

 “这项研究用纯化和解析结构这个‘终极手段’解决了光合物种叶绿体生物学的一个核心问题，为进一步理解和认识藻类、植物叶绿体如何发展进化迈出一大步。”一位匿名审稿人评价说。

（受访者供图）

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