李秀敏:耗时七年,Nature发文破解叶绿体谜题

【字体: 时间:2018年12月07日 来源:生物通

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  台湾中央研究院分子生物研究所的研究人员发表了题为“TIC236 links the outer and inner membrane translocons of the chloroplast”的文章,指出一种通道:TIC236是让蛋白进入叶绿体表面双层膜的关键桥梁。

  

植物光合作用意义重大,而对光合作用至关重要的叶绿体,其蛋白输入机制依然是一个谜题。

来自台湾中央研究院分子生物研究所的研究人员发表了题为“TIC236 links the outer and inner membrane translocons of the chloroplast”的文章,指出一种通道:TIC236是让蛋白进入叶绿体表面双层膜的关键桥梁。

这一研究成果公布在Nature杂志上,由李秀敏教授(Hsou-min Li)研究组完成,李秀敏教授主要从事叶绿体蛋白输入方向的研究。其研究组曾发现植物叶绿体中运输的蛋白会随着叶绿体的“年龄”而出现差异,这推翻了此前普遍接受的观点,即这一过程与叶绿体存在时间无关,或者说这只是一种整体的上调或下调的蛋白形式。

在最新研究中,李秀敏教授花费七年时间,发现了蛋白质进入叶绿体的特殊方式,“如果把植物细胞看成是一座城市,那么细胞中的叶绿体就像是‘农场’,专责生产食物,而农场里的工人就是来自城市各处的蛋白质。”但是叶绿体表面的双层膜,就像是农场周围的两道墙,中间还有一条护城河。

研究人员发现,在两道墙间,如果可以搭建起一座桥梁,就能让蛋白质进入叶绿体,而这个桥梁就是TIC236。李秀敏说,“若是没有TIC236让蛋白质通过,不仅叶绿体会无法正常工作,植物也会在胚胎发育阶段就死亡。”

之前的研究认为转运蛋白参与不同的蛋白输入通道,它们的表达依赖于器官构成和生理适应性。麻省大学的研究人员从分子水平上分析了叶绿体膜转运子(TOCs)受体家族,他们认为Toc159家族成员三个结构域:C端膜锚定结构域(M-domain)、中心GTPase  结构域(G-domain)和强酸性N端结构域(A-domain)发挥了重要作用。

但最新研究提出了新的观点:研究人员突破了获取材料的困难,从与叶绿体相似、却没有叶绿饼的白色体切入,终于找到蛋白质穿越叶绿体外围双膜的连结桥梁。此前难以对叶绿体外围的双膜有精确的分析,是因为叶绿体内部含有大量的叶绿饼,其成份会干扰质谱仪分析结果。

这项研究不仅提出了叶绿体蛋白输入的新机制,而且研究人员也意外的发现,TIC236是由蓝绿菌的一个类似蛋白演化而来,这为解析叶绿体的来源演变提供一条有利的线索。

此外,这次研究也解析了桥梁连接方式,进一步帮助研究人员了解蛋白质进入细胞器的不同方式。

(生物通)

作者简介:

李秀敏

1986 B.S. Dept. Botany, Natl. Taiwan Univ.
1992 Ph.D.  Cell & Molec . Biol. Program, U. Wisconsin-Madison , USA 
1992-1995 PDF  Plant Biology Lab., Salk Institute, USA
 Plant Biology Div., Noble Foundation , USA 
4/95-7/99    Assistant Research Fellow, IMB 
7/99-2/04    Associate Research Fellow, IMB 
2/04-7/13   Research Fellow, IMB
7/13-Present   Distinguished Research Fellow, IMB

原文标题:

TIC236 links the outer and inner membrane translocons of the chloroplast。

http://www.nature.com/articles/s41586-018-0713-y





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