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。這種復雜的結構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。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化為化學能和氧氣。這種轉化發(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)能夠在結構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結構和各個 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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