革命性的 3D 快照揭开了光合作用背后的秘密机器

来自汉诺威和哥廷根的研究人员成功创建了叶绿体复制机的三维可视化。

对于地球上生命的生存，植物利用阳光进行光合作用产生氧气和化学能的过程至关重要。来自哥廷根和汉诺威的科学家现在取得了突破，首次创建了叶绿体复制机制( RNA聚合酶 PEP )的高分辨率 3D 可视化。这种复杂的结构为这种重要细胞装置的运作和进化历史提供了新的视角，有助于解释光合作用蛋白质的遗传蓝图。

没有光合作用，就不会有可供呼吸的空气——它是地球上所有生命的基础。这个复杂的过程使植物能够利用太阳的光能将二氧化碳和水转化为化学能和氧气。这种转化发生在叶绿体中，叶绿体是光合作用的核心。当当今植物细胞的祖先吸收了光合蓝细菌时，叶绿体在进化过程中形成。随着时间的推移，细菌变得越来越依赖其“宿主细胞”，但仍保留了一些重要的功能，例如光合作用和部分细菌基因组。因此，叶绿体仍然拥有自己的DNA，其中包含“光合作用机器”关键蛋白质的蓝图。

借助 PEP 来补充能量

“一种独特的分子复制机，一种称为 PEP 的 RNA 聚合酶，可以从叶绿体的遗传物质中读取遗传指令，”马克斯普朗克多学科科学研究所 (MPI) 研究组组长、哥廷根大学医学中心和哥廷根“多尺度生物成像”卓越集群 (MBExC) 的成员。Hillen 强调，这对于激活光合作用所需的基因至关重要。如果没有有效的 PEP，植物就无法进行光合作用并保持白色而不是变绿。

不仅复制过程很复杂，复制机本身也很复杂：它由多亚基核心复合体组成，其蛋白质部分在叶绿体基因组中编码，以及至少十二种相关蛋白质(称为 PAP)。植物细胞的核基因组为此提供了蓝图。“到目前为止，我们已经能够在结构和生物化学上表征叶绿体复制机的一些单独部分，但我们缺乏对其整体结构和各个 PAP 功能的精确了解，”Thomas Pfannschmidt 教授说。汉诺威莱布尼茨大学植物学研究所。

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