綠藻中細(xì)菌酶的進(jìn)化

波鴻魯爾大學(xué)的研究人員與魯爾河畔米爾海姆的馬克斯普朗克研究所的同事一起發(fā)現(xiàn)了綠藻演化中的一個新的拼圖。他們分析了系統(tǒng)發(fā)育的老藻類的產(chǎn)氫酶。它的性質(zhì)與最近的藻類中的類似酶的性質(zhì)完全不同。由Vera Engelbrecht領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)和來自波鴻研究組Photobiotechnology的Thomas Happe博士在Biochimica et Biophysica Acta雜志上概述了他們的研究結(jié)果。

對接光合作用

產(chǎn)氫酶，即所謂的氫化酶，最初發(fā)生在許多細(xì)菌中。綠藻也含有這些酶，用于光驅(qū)動產(chǎn)生氫。“這種酶在藻類中的起源一直是個謎，”Vera Engelbrecht說。“我們現(xiàn)在已經(jīng)分析了以前缺失的氫化酶進(jìn)化歷史中的一個環(huán)節(jié)。”

在進(jìn)化方面相對年輕的藻類含有專門的氫化酶，其與細(xì)菌中的原始品種顯示出顯著差異。它們較小并且具有用于與細(xì)胞的光合作用機(jī)器對接的特定表面。為此，它們與鐵氧還蛋白結(jié)合，鐵氧還蛋白是一種介導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移的分子。因此，它們能夠使用光能產(chǎn)生氫。

與年輕的藻類不同

系統(tǒng)發(fā)育上的老藻類小球藻(Chlorella variabilis)同樣具有光驅(qū)動產(chǎn)生氫的能力。來自Bochum和Mülheim的研究人員分離并鑒定了小球藻氫化酶。與幼藻不同，它與原始細(xì)菌酶具有許多特征，并且不能與電子載體鐵氧還蛋白結(jié)合。

“我們發(fā)現(xiàn)結(jié)果令人驚訝，”Thomas Happe解釋道。“小球藻似乎仍然具有原始的代謝途徑，在系統(tǒng)發(fā)育上更年輕的藻類中已完全改變。”為什么最近的藻類已經(jīng)開發(fā)出一種特殊的氫化酶以便通過鐵氧還蛋白停留在光合作用上的問題仍有待解答。“我們目前正在嘗試確定小球藻氫化酶的精確代謝連接，并檢測生物體內(nèi)尚未知的光合蛋白復(fù)合物，”Happe說。

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