科技日報北京10月30日電 （記者馬愛平）30日，記者獲悉，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所博士程奇帶領(lǐng)的課題組首次揭示了葉綠素生物合成關(guān)鍵酶——光依賴型原葉綠素酸酯氧化還原酶三維晶體結(jié)構(gòu)，對認(rèn)識蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)如何控制重要光驅(qū)動酶的催化作用產(chǎn)生重大突破。該成果日前發(fā)表在科學(xué)雜志《自然》上。
“萬物生長靠太陽”，光依賴型原葉綠素酸酯氧化還原酶，對綠色植物的生長發(fā)育至關(guān)重要。雖然從發(fā)現(xiàn)這個關(guān)鍵酶至今近100年了，但是科學(xué)家們卻一直未能揭開其蛋白結(jié)構(gòu)的神秘面紗。
程奇課題組和上海交通大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院博士周愛武團隊與英國曼切斯特大學(xué)生物技術(shù)研究所博士奈杰爾·斯克魯頓團隊合作，研究發(fā)現(xiàn)了光依賴型原葉綠素酸酯氧化還原酶單體，光依賴型原葉綠素酸酯氧化還原酶-煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸蛋白復(fù)合體的晶體結(jié)構(gòu)。其晶體結(jié)構(gòu)的闡明及其三元復(fù)合物的精準(zhǔn)建模研究，揭示了相關(guān)活性位點如何進(jìn)行局部氫化物轉(zhuǎn)移和沿結(jié)構(gòu)定義的質(zhì)子轉(zhuǎn)移途徑進(jìn)行遠(yuǎn)距離質(zhì)子轉(zhuǎn)移，促進(jìn)光驅(qū)動的原葉綠素減少。
“研究提供了該酶蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和激發(fā)態(tài)化學(xué)之間關(guān)鍵的缺失環(huán)節(jié)，對光催化的化學(xué)和生物催化劑以及相關(guān)蛋白小分子抑制劑的工程化設(shè)計具有重要意義。”該成果共同通訊作者程奇表示，這項工作也為提供定量的光能到化學(xué)能轉(zhuǎn)化反應(yīng)的詳細(xì)計算分析鋪平了道路，對該催化作用的描述將更加完整，這也是目前酶學(xué)的一大挑戰(zhàn)。
該成果共同第一作者、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所博士孫文麗介紹，此項研究有助于進(jìn)一步完善相關(guān)趨同進(jìn)化過程中的一些關(guān)鍵酶蛋白的進(jìn)化順序和未來可預(yù)測性走向等。
據(jù)悉，該成果填補了國際上近100年來光合作用葉綠素生物合成光驅(qū)動型酶及其輔因子復(fù)合體的三維晶體結(jié)構(gòu)的空白，具有里程碑式的意義。
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