植物如何在夜間休息光合作用?
光合作用是植物產(chǎn)生食物的過程,是一種需要陽光照射的有力分子機(jī)器。光合作用中涉及的蛋白質(zhì)需要在它們具有所需功能的陽光下“開啟”,但在黑暗中,當(dāng)光合作用不可能時(shí),它們需要閑置,就像交通燈處的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)一樣。他們通過一種稱為“氧化還原調(diào)節(jié)”的過程來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo) - 通過氧化還原(還原/氧化)狀態(tài)的變化激活和失活蛋白質(zhì)。眾所周知,在陽光下,鐵氧還蛋白 - 硫氧還蛋白還原酶(FTR)/硫氧還蛋白(Trx)途徑負(fù)責(zé)還原過程,其激活光合途徑。然而,科學(xué)家長期以來一直不知道光線不足時(shí)會(huì)發(fā)生什么,
現(xiàn)在,吉田圭佑,Toru Hisabori及其同事已經(jīng)鑒定出兩種蛋白質(zhì),構(gòu)成硫氧還蛋白樣2(TrxL2)/ 2-Cys過氧化物酶(2CP)氧化還原級(jí)聯(lián),通過修飾分子參與者的關(guān)鍵部分來幫助控制這些光合蛋白的再氧化。 。這兩種蛋白似乎作為級(jí)聯(lián)的一部分起作用,將能量從光合蛋白中吸收到始終耗能的過氧化氫中。與類似的,更為人熟知的蛋白質(zhì)不同,TrxL2似乎專門用于“關(guān)閉”過程;它是許多蛋白質(zhì)的有效氧化劑,但只能降低2CP,使TrxL2從幾個(gè)上游反應(yīng)中排出的能量轉(zhuǎn)移到2CP,然后過氧化氫。因此,這種級(jí)聯(lián)使光合作用保持待命直至光照再次可用。
TrxL2 / 2CP也可以在光線下工作,但是被植物中的正常激活機(jī)器所掩蓋,并且在沒有光的情況下只占據(jù)中心位置。有趣的是,這種級(jí)聯(lián)似乎并沒有影響光合作用本身,因?yàn)闆]有2CP的突變植物在光照條件下表現(xiàn)正常;然而,在這些突變植物中,'關(guān)閉'機(jī)制的效率明顯低于野生型植物。此外,該過程效率較低而不是完全不存在的事實(shí)表明,其他尚未知的蛋白質(zhì)在植物中具有相似的功能。因此,研究人員闡明了植物如何保留光合蛋白的活性,以確定它何時(shí)有用。
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