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記者11月22日從西湖大學獲悉，該校生命科學學院特聘研究員閆湞實驗室的相關研究揭開了葉綠體蛋白轉運之謎，其研究結果在線發表于《細胞》期刊。

“光合作用被稱為地球上最重要的化學反應。” 閆湞介紹，葉綠體作為光合作用的重要場地，好比一個“光能工廠”，有2000至3000種蛋白需要經過TOC-TIC復合物被識別然后進入葉綠體“工作”。

然而，葉綠體的“守門人”TOC-TIC復合物具體有哪些組分組成?蛋白是如何通過“大門”的?業內爭論了近40年。閆湞實驗室首次純化并解析了TOC-TIC復合物的完整清晰結構，首次展示出葉綠體“守門人”的樣子。

TOC-TIC超級復合物電鏡結構。

此前，科學界已發現葉綠體是雙膜結構，內膜上存在轉運因子TIC，外膜上存在轉運因子TOC，它們聯合形成一個超級復合物TOC-TIC，并扮演葉綠體“守門人”的角色。

閆湞實驗室希望采用生物化學和結構生物學的方法進一步揭示TOC-TIC復合物的組成、組裝和轉運機制。他們選擇克萊因衣藻的TOC-TIC超級復合物為研究對象，在兩個已被確認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簽進行純化。

“也就是設置兩組實驗，在特定的葉綠體樣本中，通過親和標簽分別把TOC-TIC復合物精確找到，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組分完全一致，解析出來的電鏡結構也高度一致。解析結果顯示，克萊因衣藻葉綠體上的TOC-TIC超級復合物一共包含14個組分，其中8個為之前已報道的組分，6個為功能未知的新組分。

結合前人理論，研究認為，在雙層的葉綠體膜上，蛋白帶著轉運信號肽經過TOC-TIC超級復合物這個重要的通道依次進入葉綠體。

?“這項研究用純化和解析結構這個‘終極手段’解決了光合物種葉綠體生物學的一個核心問題，為進一步理解和認識藻類、植物葉綠體如何發展進化邁出一大步。”一位匿名審稿人評價說。

(受訪者供圖)

關鍵詞： 光合作用 高度一致 研究對象 相關研究