中国青年报客户端上海3月1日电（中青报·中青网记者王烨捷）北京时间3月1日，国际顶级学术期刊《细胞》在线发表了中国科学院分子植物科学卓越创新中心张余研究团队和华中农业大学周菲研究团队合作完成的题为“Cryo-EM structures of the plant plastid-encoded RNA polymerase（植物叶绿体编码的RNA聚合酶冷冻电镜结构）”的封面文章，该研究解析了叶绿体基因转录蛋白质机器的冷冻电镜结构，揭示了叶绿体基因转录蛋白质机器的“装配部件”“装配模式”和“功能模块”。

Cell封面。受访团队供图

光合作用通常是指绿色植物吸收光能，把二氧化碳和水合成富能有机物，同时释放氧气的过程。这一过程将光能转化为化学能，为地球生命提供了能量和氧气，是地球环境的重要塑造者。各国学者经过多年研究发现，叶绿体基因转录蛋白质机器控制叶绿体的发育过程以及成熟叶绿体的基因表达，在调控植物光合作用中发挥关键作用，但叶绿体基因转录蛋白质机器的构造依然未知。

前述研究团队要研究的，正是叶绿体基因转录蛋白质机器的构造。团队首先利用叶绿体转化技术构建了叶绿体转基因烟草，随后通过亲和纯化的方式获得完整的叶绿体基因转录蛋白质复合物，最终利用单颗粒冷冻电镜技术成功解析了叶绿体基因转录蛋白质机器构造。

叶绿体基因转录蛋白质机器构造。受访团队供图

叶绿体基因转录蛋白质机器一共具有20个“装配部件”（蛋白亚基），组成了5个功能模块（催化模块、支架模块、保护模块、RNA模块和调控模块）。

其中，催化模块包含6个蛋白亚基，其位于复合物的核心层；支架模块包含7个蛋白亚基，它们一方面稳定催化模块，另一方面提供其他模块的结合位点；保护模块包括2个亚基，它们具有超氧化物歧化酶的功能，使其免受叶绿体中超氧化物的氧化攻击；RNA模块包括1个亚基，能够序列特异性结合RNA，团队推测可能参与转录关联的RNA加工过程；调控模块包括4个亚基，团队推测它们参与基因转录蛋白质机器的活性调控。

张余研究员与文章第一作者武霄仙（左）、穆文慧（右）合影。受访团队供图

据悉，研究为进一步探索叶绿体基因转录蛋白质机器的工作模式、理解叶绿体的基因表达调控方式、以及改造叶绿体基因表达调控网络打下了基础。同时，该研究为植物叶绿体生物反应器的效率提升提供了着手点，助力重组疫苗、重组蛋白药物等的生产。

中国科学院分子植物科学卓越创新中心副研究员武霄仙和河南大学联合培养硕士研究生穆文慧为该论文的共同第一作者，张余研究员和华中农业大学周菲副教授为共同通讯作者。该项研究还得到了中国科学院分子植物科学卓越创新中心Chanhong Kim研究员的帮助，受到科技部重点研究计划、中国科学院先导科技专项（B类）项目和上海市基础研究特区计划的资助。

来源：中国青年报客户端


                                        
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