叶绿素合成关键酶晶体结构首次揭示

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30日,记者了解到,中国农业科学院生物技术研究所程琦博士领导的研究小组首次揭示了关键酶光依赖性原叶绿素氧化还原酶的三维晶体结构,这是在理解蛋白质结构如何控制重要光驱动酶的催化作用方面的重大突破。 这个结果最近发表在科学杂志《自然》上。

“一切事物的生长都依赖太阳”,光依赖的原叶绿素氧化还原酶对绿色植物的生长发育至关重要。 尽管这种关键酶的发现已经有近100年了,科学家们仍未能揭开其蛋白质结构的神秘面纱。

程琦的研究团队和周艾芜的团队(上海交通大学基础医学院博士)以及奈杰尔斯克拉顿的团队(英国曼彻斯特大学生物技术研究所博士)共同致力于发现光依赖性原氯叶素氧化还原酶单体和光依赖性原氯叶素氧化还原酶-烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸蛋白复合物的晶体结构。 对其晶体结构的阐明和对其三元配合物的精确模拟研究揭示了相关活性位点如何沿着该结构所定义的质子转移路径进行局部氢化物转移和长距离质子转移,从而促进光驱动叶绿素的还原

该研究为酶的蛋白质结构和激发态化学之间提供了一个关键的缺失环节,对光催化化学和生物催化剂及相关蛋白质小分子抑制剂的工程设计具有重要意义。 该结果的合着者程琦表示,这项工作也为定量计算和分析光能向化学能的转化反应铺平了道路。催化作用的描述将更加完整,这也是目前酶学面临的一个主要挑战。

孙文力,该成果的合着者之一,中国农业科学院生物技术研究所博士,表示该研究将有助于进一步改善融合进化过程中一些关键酶蛋白的进化顺序和未来可预测的趋势。

据报道,这一成果填补了过去100年来世界上光合叶绿素生物合成光动力酶及其辅因子复合体三维晶体结构的空空白,具有里程碑意义 (记者马爱平)