东京工业大学的一个研究小组阐明了植物如何在夜间关闭参与光合作用的酶。

 在植物体内,随着早晨光线变强,参与光合作用的多种酶会减少(开启)。另一方面,当黄昏光线变弱时,这些酶被氧化(关闭)。以这种方式调节酶活性的机制称为“氧化还原控制”,根据生物体内的氧化还原状态控制酶蛋白所具有的二硫键的形成/裂解(氧化/还原)。

 当开关打开时,一种称为硫氧还蛋白的氧化还原蛋白会还原并切割目标酶的二硫键,从而将酶从非活性形式转变为活性形式。这种侧向机制早已为人所知,但关闭它的分子机制尚未阐明。

 研究小组专注于未知功能蛋白“硫氧还蛋白样2”(TrxL2),其氨基酸序列与硫氧还蛋白相似。 对 TrxL2 特性的检查表明,它是一种氧化因子蛋白,其氧化还原电位明显高于硫氧还蛋白,并以与硫氧还蛋白相反的方向转移还原能力。此外,发现还原力传递给2-Cys Prx,其利用还原力消除对细胞有害的活性氧以继续氧化光合作用的酶。换言之,可以说是利用活性氧的强氧化力,进行蛋白质的连续氧化。

 这一结果阐明了通过在植物无法进行光合作用时让参与光合葡萄糖代谢的酶在夜间睡眠来防止能量浪费的部分机制。未来,它有望成为环境适应性作物设计等应用开发的重要指南。

纸张信息:[美国国家科学院院刊] 类硫氧还蛋白2 / 2-Cys peroxiredoxin 氧化还原级联支持叶绿体中的氧化硫醇调节

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