由 Helmholtz Zentrum München 領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)國際研究揭示了一種可構(gòu)建和維持光合膜的膜重塑蛋白的結(jié)構(gòu)。這些基本見解為生物工程努力奠定了基礎(chǔ)，以加強(qiáng)植物抵御環(huán)境壓力，幫助維持人類食物供應(yīng)和應(yīng)對(duì)氣候變化。
植物、藻類和藍(lán)藻進(jìn)行光合作用，利用陽光的能量產(chǎn)生氧氣和生化能，為地球上的大多數(shù)生命提供動(dòng)力。它們還從大氣中吸收二氧化碳 (CO?)，抵消這種溫室氣體的積累。然而，氣候變化使光合生物面臨越來越大的環(huán)境壓力，這抑制了它們的生長，從長遠(yuǎn)來看，還會(huì)危及人類的食物供應(yīng)。
光合作用的重要第一步是在類囊體膜內(nèi)進(jìn)行的，類囊體膜含有收集陽光的蛋白質(zhì)復(fù)合物。幾十年來，眾所周知，蛋白質(zhì) VIPP1(質(zhì)體中的囊泡誘導(dǎo)蛋白)對(duì)于幾乎所有光合生物(從陸地植物到海洋中的藻類和藍(lán)藻)中類囊體膜的形成至關(guān)重要。然而，VIPP1 如何執(zhí)行這一基本功能仍然是個(gè)謎。在最新一期的《細(xì)胞》雜志上，由慕尼黑亥姆霍茲中心亥姆霍茲先鋒校區(qū)的 Ben Engel 領(lǐng)導(dǎo)的國際研究人員聯(lián)盟進(jìn)行的一項(xiàng)新研究揭示了 VIPP1 的結(jié)構(gòu)和機(jī)制以及分子細(xì)節(jié)。
構(gòu)建和保護(hù)光合膜
研究人員使用冷凍電子顯微鏡生成了 VIPP1 的第一個(gè)高分辨率結(jié)構(gòu)。將這種結(jié)構(gòu)分析與功能分析相結(jié)合，揭示了 VIPP1 如何組裝成形成類囊體膜的交織膜涂層。該研究小組還使用冷凍電子斷層掃描的尖端方法對(duì)藻類細(xì)胞原生環(huán)境中的 VIPP1 涂層進(jìn)行成像。通過使用結(jié)構(gòu)信息對(duì) VIPP1 進(jìn)行特定突變，研究人員觀察到 VIPP1 與類囊體膜的相互作用對(duì)于在高光應(yīng)力下保持這些膜的結(jié)構(gòu)完整性至關(guān)重要。“我們的研究表明 VIPP1 如何在類囊體生物發(fā)生和類囊體對(duì)環(huán)境變化的適應(yīng)中發(fā)揮核心作用，”
這項(xiàng)研究為類囊體生物發(fā)生和維持的機(jī)制理解奠定了基礎(chǔ)。它還為更能抵抗極端環(huán)境條件的工程植物提供了新的機(jī)會(huì)。“深入了解控制類囊體重塑的分子機(jī)制是開發(fā)作物的重要一步，這些作物不僅生長速度更快、產(chǎn)量更高、對(duì)環(huán)境壓力有抵抗力，而且還能吸收更多的大氣二氧化碳以應(yīng)對(duì)氣候變化，”研究負(fù)責(zé)人 Ben Engel 說。
標(biāo)簽： 植物
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