研讨提醒叶绿素合成调控的新机制

近日，华中农业年夜学性命迷信技术学院/农业微生物学国度重点试验室微生物光单干用与生物固氮团队端木德强传授课题组提醒了形式生物莱茵衣藻中胆色素分子通过GUN4卵白调控叶绿素合成的分子机制，拓宽了对叶绿素合成调控的懂得，并对探求叶绿体紧张旌旗灯号分子胆色素的更多生物学功效提供了新的见解。相关科研结果颁发在在国内学术期刊PNAS上。

光单干用是地球上最紧张的化学反馈，应用太阳能将情况中的CO2转化为无机物，将光能转化为化学能，是绝年夜多半性命运动的能量和物资起源。光合微生物被誉为阳光驱动的细胞工场，供给了超过50%的地球年夜气层氧气和环球低级临盆力，是生物圈物资能量轮回的次要原能源。对微生物高光效机理及其精准调控机制的研讨是光单干用研讨畛域的紧张立异偏向。光合生物通过四吡咯路径合成叶绿素。在叶绿体中，四吡咯前体物资5-氨基乙酰丙酸（ALA）至原卟啉IX（PPIX）处产生分支，造成叶绿素分支和血红素分支。胆色素（BV或PCB）是血红素分支的代谢产品，通常作为光受体光敏素或捕光卵白藻胆体的生色团，参加光的感知与捕捉。在缺乏光敏素和藻胆卵白的莱茵衣藻中，胆色素作为叶绿体反向旌旗灯号，缓解光-暗转变进程中发生的氧化钳制并维持光合自摄生长和光合体系I的稳定性。后期研讨标明，胆色素的缺乏会影响衣藻细胞叶绿素的积聚，但响应分子机制并不分明。

叶绿素的生物合成遭到多方面的调控，此中，ALA合成和镁离子螯合酶（MgCh）是调控叶绿素合成的两个紧张节点。MgCh是由CHLH、CHLI和CHLD构成的多亚基复合物，担任叶绿素合身分支第一步反馈。GUN4是一种在放氧型光合生物中广泛存在的卵白，能与MgCh催化亚基CHLH互作并联合其底物和产品，作为MgCh的辅因子激活其活性并参加叶绿素合成调控。

本研讨起首通过光谱阐发和卵白-小分子互作检测等多种生化伎俩发现衣藻GUN4能与胆色素非共价联合，造成不具备光活化个性及荧光个性的复合物。PPIX具备光敏个性，与GUN4联合之后荧光强度急剧回升，而胆色素PCB则能无效猝灭该荧光（60倍以上）并造成GUN4：PCB：PPIX复合物。体外MgCh活性检测试验标明，在GUN4存在的环境下，胆色素可能显着添加MgCh活性20倍以上。免疫印迹试验显示，GUN4或胆色素的缺乏均会招致衣藻细胞内MgCh催化亚基CHLH1的积聚年夜幅度削减。渐变体表型阐发标明，GUN4和胆色素的同时缺乏会重大影响衣藻细胞光摄生长缺点表型，使细胞出现黄棕色。化学互补试验则进一步证明，GUN4和胆色素关于CHLH1卵白和叶绿素的积聚都发扬紧张作用。

研讨初次提醒了血红素分支产品胆色素与叶绿素分支第一步反馈的调控卵白GUN4互作、匆匆进镁螯合酶MgCh活性及维持MgCh催化亚基CHLH1的稳定性，提出了一种小分子-卵白（Bilin-GUN4）互作在转录后程度调理叶绿素合成的新型调控机制，并进而提出该调控路径在内共生来源的蓝、真核藻类及低等动物等光合生物中能够广泛存在。该研讨不仅丰厚了咱们对叶绿素合成调控的懂得，也为胆色素的多样化且退化上激进的生物学功效研讨提供了紧张根据。(100yiyao.com）