光合作用是可视化的关键蛋白
“所有的生物,包括我们,依赖光合作用,”教授说Wataru Sakamoto植物科学与资源研究所的日本冈山大学日本,当他开始解释最近的一次突破背后的核心概念理解植物生理学,他参与了。
“光合作用产生所需要的能量维持植物和我们呼吸的氧气。这个反应发生在两个步骤,第一个涉及捕获光能和产生氧气。这一步发生在一个叫做叶绿体的植物细胞细胞器:具体来说,膜的一个组件,类囊体。类囊体膜是独一无二的氧气?生产生物如植物和蓝细菌,它的作用已经200多年了。然而,即使在今天的科技时代,这种结构形状的精确机制未知。”
教授坂本和一个国际科学家小组已经回答了这个问题通过专注于膜的一部分改造蛋白质,叫做VIPP1,它被发现参与维护类囊体膜的完整性。使用高分辨率成像通过低温电子显微镜,他们阐明这种蛋白质的机制保护类囊体膜的完整性。他们的发现发表在《华尔街日报》细胞。
说到他的动机作为这项研究的一部分,Sakamoto教授说,“在陆地植物叶绿体被认为是来自15亿年前的蓝藻细菌内共生植物。我非常着迷于我的大学期间,决定研究包含多个膜的细胞器和自己的DNA,如线粒体和叶绿体。在我的实验室里,我一直致力于VIPP1自2006年以来,和报道的几个重要特征。”
在这项研究中,我们观察到的是科学家们显著。三个VIPP1单体的flex和交织在一个特定的核苷酸形成创建一个绑定的口袋里。核苷酸绑定到特定层的交织单体导致basketlike结构层叠加的结果不同的对称性。单体是一种两亲性的一部分,包含水的结构?吸引和水吗?排斥部分——螺旋。篮子内的结构,这些螺旋导向的,这样他们的亲水(水?吸引)部分的脸以外的篮子和疏水(水?排斥)部分脸里面的篮子里。疏水部分也是脂肪(脂肪)吸引。像大多数细胞膜,类囊体膜脂质膜。篮子的疏水内部结构与膜结合重塑它的曲率增加。
在他们的实验中,当科学家们添加突变以防止形成疏水表面,强调高强度光引起的类囊体膜的膜肿胀和损坏。这个损坏不是发生在膜曾访问VIPP1与疏水表面低聚物。
坂本博士解释了这些领域的研究成果的重要性:“我们的研究报告,膜?改造蛋白质VIPP1维护类囊体膜中起关键作用。这种蛋白质似乎与ESCRT共享一个通用的结构?三世,这是很重要的在膜重塑人类和酵母,表明这里的机制在起作用是一种常见的机制调节膜的完整性。”Further referring to more tangible potential practical applications, he says: "Thylakoid is key to photosynthesis. Understanding its structure in detail can help crop production and thus food security. For instance, improving thylakoid membrane longevity can improve crop productivity." And of course, all things considered, this finding resolves a long?standing mystery in the biology underlying photosynthesis.
参考:古普塔TK Klumpe年代,葛瑞斯K, et al .结构性基础VIPP1寡聚化和维护的类囊体膜的完整性。细胞。184 (14):3643 - 2021;3659. - e23。doi: 10.1016 / j.cell.2021.05.011。
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