科技日報訊 （記者劉園園）記者9月2日獲悉，西湖大學(xué)閆湞團隊日前在學(xué)術(shù)期刊《細胞》上連續(xù)發(fā)表兩篇關(guān)聯(lián)論文，揭示了葉綠體蛋白轉(zhuǎn)運的動力機制及其進化多樣性，為該領(lǐng)域的研究開辟了新視野。

“葉綠體有‘光能工廠’之稱，是植物進行光合作用的主要場所。在這座‘工廠’中，約有3000種蛋白質(zhì)協(xié)同工作，是維持植物生命活動的主力軍?！遍Z湞介紹。然而，絕大多數(shù)葉綠體蛋白都不是葉綠體自己合成的，而是由細胞核編碼轉(zhuǎn)運過來的。掌握葉綠體蛋白在植物內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的轉(zhuǎn)運通道和動力機理，就如同獲得了開啟葉綠體這座“工廠”的密鑰。但是目前驅(qū)動蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運的動力來源尚不清楚。

為解答這一難題，閆湞團隊利用豌豆構(gòu)建了一個葉綠體蛋白轉(zhuǎn)運實驗系統(tǒng)，捕捉到了葉綠體蛋白在豌豆中轉(zhuǎn)運的一個瞬間。根據(jù)冷凍電鏡圖像，研究人員初步推測，在轉(zhuǎn)運通道中扮演著“馬達”角色的可能是Ycf2-FtsHi復(fù)合體。

隨后，閆湞團隊從擬南芥中純化出Ycf2-FtsHi復(fù)合體，并解析了其高分辨率結(jié)構(gòu)。他們將Ycf2-FtsHi復(fù)合體的高分辨率結(jié)構(gòu)與先前從豌豆中獲得的冷凍電鏡圖像進行擬合，發(fā)現(xiàn)它們驚人地吻合。

“這一發(fā)現(xiàn)直接且有力地證實了Ycf2-FtsHi復(fù)合體正是葉綠體的驅(qū)動者，即‘馬達’?！遍Z湞說。

研究人員還進一步探索了“馬達”在不同光合生物中的進化多樣性。他們發(fā)現(xiàn)Ycf2-FtsHi復(fù)合體在綠色植物譜系中高度保守，且在不同物種中存在一定的差異性。

“掌握這些機理，意味著人類有望調(diào)控葉綠體蛋白轉(zhuǎn)運效率，從而優(yōu)化光合作用效率?！遍Z湞說。