來自漢諾威和哥廷根的研究人員成功創(chuàng)建了葉綠體復制機的三維可視化。
對于地球上生命的生存，植物利用陽光進行光合作用產(chǎn)生氧氣和化學能的過程至關(guān)重要。來自哥廷根和漢諾威的科學家現(xiàn)在取得了突破，首次創(chuàng)建了葉綠體復制機制( RNA聚合酶 PEP )的高分辨率 3D 可視化。這種復雜的結(jié)構(gòu)為這種重要細胞裝置的運作和進化歷史提供了新的視角，有助于解釋光合作用蛋白質(zhì)的遺傳藍圖。
沒有光合作用，就不會有可供呼吸的空氣——它是地球上所有生命的基礎(chǔ)。這個復雜的過程使植物能夠利用太陽的光能將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為化學能和氧氣。這種轉(zhuǎn)化發(fā)生在葉綠體中，葉綠體是光合作用的核心。當當今植物細胞的祖先吸收了光合藍細菌時，葉綠體在進化過程中形成。隨著時間的推移，細菌變得越來越依賴其“宿主細胞”，但仍保留了一些重要的功能，例如光合作用和部分細菌基因組。因此，葉綠體仍然擁有自己的DNA，其中包含“光合作用機器”關(guān)鍵蛋白質(zhì)的藍圖。
借助 PEP 來補充能量
“一種獨特的分子復制機，一種稱為 PEP 的 RNA 聚合酶，可以從葉綠體的遺傳物質(zhì)中讀取遺傳指令，”馬克斯普朗克多學科科學研究所 (MPI) 研究組組長、哥廷根大學醫(yī)學中心和哥廷根“多尺度生物成像”卓越集群 (MBExC) 的成員。Hillen 強調(diào)，這對于激活光合作用所需的基因至關(guān)重要。如果沒有有效的 PEP，植物就無法進行光合作用并保持白色而不是變綠。
不僅復制過程很復雜，復制機本身也很復雜：它由多亞基核心復合體組成，其蛋白質(zhì)部分在葉綠體基因組中編碼，以及至少十二種相關(guān)蛋白質(zhì)(稱為 PAP)。植物細胞的核基因組為此提供了藍圖。“到目前為止，我們已經(jīng)能夠在結(jié)構(gòu)和生物化學上表征葉綠體復制機的一些單獨部分，但我們?nèi)狈ζ湔w結(jié)構(gòu)和各個 PAP 功能的精確了解，”Thomas Pfannschmidt 教授說。漢諾威萊布尼茨大學植物學研究所。
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