東京工業大學的一個研究小組闡明了植物如何在夜間關閉參與光合作用的酶。
在植物體內,隨著早晨光線變強,參與光合作用的多種酶會減少(打開)。另一方面,當黃昏時光線變弱時,這些酶會被氧化(關閉)。以這種方式調節酶活性的機制稱為“氧化還原控制”,酶蛋白所具有的二硫鍵的形成/斷裂(氧化/還原)是根據生物體內的氧化還原狀態來控制的。
當開關打開時,一種稱為硫氧還蛋白的氧化還原蛋白會還原並切割目標酶的二硫鍵,從而將酶從非活性形式變為活性形式。這種間接機制早已為人所知,但關閉它的分子機制尚未闡明。
研究小組專注於功能未知的蛋白質“硫氧還蛋白樣2”(TrxL2),其氨基酸序列與硫氧還蛋白相似。 對 TrxL2 特性的檢查表明,它是一種氧化因子蛋白,具有比硫氧還蛋白顯著更高的氧化還原電位,並將還原能力向與硫氧還蛋白相反的方向轉移。此外,還發現還原力傳遞給2-Cys Prx,它利用還原力消除對細胞有害的活性氧,以繼續氧化光合作用的酶。換言之,通過利用活性氧的強氧化能力,可以說進行連續的蛋白質氧化。
這一結果闡明了通過在植物無法進行光合作用時讓參與光合葡萄糖代謝的酶在晚上睡覺來防止能量浪費的部分機制。未來,它有望成為環境適應性作物設計等應用開發的重要指南。
論文信息:[美國國家科學院院刊] Thioredoxin-like2 / 2-Cys peroxiredoxin 氧化還原級聯支持葉綠體中的氧化硫醇調節