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)科學院生物技術研究所博士程奇帶領的課題組首次揭示了葉綠素生物合成關鍵酶——光依賴型原葉綠素酸酯氧化還原酶三維晶體結(jié)構，對認識蛋白質(zhì)結(jié)構如何控制重要光驅(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)育至關重要。雖然從發(fā)現(xiàn)這個關鍵酶至今近100年了，但是科學家們卻一直未能揭開其蛋白結(jié)構的神秘面紗。
程奇課題組和上海交通大學基礎醫(yī)學院博士周愛武團隊與英國曼切斯特大學生物技術研究所博士奈杰爾·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合體的晶體結(jié)構。其晶體結(jié)構的闡明及其三元復合物的精準建模研究，揭示了相關活性位點如何進行局部氫化物轉(zhuǎn)移和沿結(jié)構定義的質(zhì)子轉(zhuǎn)移途徑進行遠距離質(zhì)子轉(zhuǎn)移，促進光驅(qū)動的原葉綠素減少。
“研究提供了該酶蛋白質(zhì)結(jié)構和激發(fā)態(tài)化學之間關鍵的缺失環(huán)節(jié)，對光催化的化學和生物催化劑以及相關蛋白小分子抑制劑的工程化設計具有重要意義。”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能轉(zhuǎn)化反應的詳細計算分析鋪平了道路，對該催化作用的描述將更加完整，這也是目前酶學的一大挑戰(zhàn)。
該成果共同第一作者、中國農(nóng)業(yè)科學院生物技術研究所博士孫文麗介紹，此項研究有助于進一步完善相關趨同進化過程中的一些關鍵酶蛋白的進化順序和未來可預測性走向等。
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合體的三維晶體結(jié)構的空白，具有里程碑式的意義。
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