叶绿素合成关键酶晶体结构首次揭示

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  科技日报北京10月200日电 (记者马爱平)200日,记者获悉,中国农业科学院生物技术研究所博士程奇带领的课题组首次揭示了叶绿素生物合成关键酶——光依赖型原叶绿素酸酯氧化还原酶三维晶体底部形态,对认识蛋白质底部形态咋样控制重要光驱动酶的催化作用产生重大突破。该成果日前发表在科学杂志《自然》上。

  “万物生长靠太阳”,光依赖型原叶绿素酸酯氧化还原酶,对绿色植物的生长发育至关重要。并非 从发现这种 关键酶至今近200年了,因此科学家们却经常未能揭开其蛋白底部形态的神秘面纱。

  程奇课题组和上海交通大学基础医学院博士周爱武团队与英国曼切斯特大学生物技术研究所博士奈杰尔·斯克鲁顿团队媒体合作,研究发现了光依赖型原叶绿素酸酯氧化还原酶单体,光依赖型原叶绿素酸酯氧化还原酶-烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸蛋白复合体的晶体底部形态。其晶体底部形态的阐明及其三元复合物的精准建模研究,揭示了相关活性位点咋样进行局部氢化物转移和沿底部形态定义的质子转移途径进行远距离质子转移,促使光驱动的原叶绿素减少。

  “研究提供了该酶蛋白质底部形态和激发态化学之间关键的缺失环节,对光催化的化学生和熟物催化剂以及相关蛋白小分子抑制剂的工程化设计具有重要意义。”该成果一起去通讯作者程奇表示,这项工作也为提供定量的光能到化学能转化反应的详细计算分析铺平了道路,对该催化作用的描述将更加详细,这也是目前酶学的一大挑战。

  该成果一起去第一作者、中国农业科学院生物技术研究所博士孙文丽介绍,此项研究促使进一步完善相关趋同进化过程中的一点关键酶蛋白的进化顺序和未来可预测性走向等。

  据悉,该成果填补了国际上近200年来光媒体合作用叶绿素生物合成光驱动型酶及其辅因子复合体的三维晶体底部形态的空白,具有里程碑式的意义。