10月23日，《自然（Nature）》雜志在線發(fā)表葉綠素生物合成關(guān)鍵酶三維結(jié)構(gòu)解析論文，該成果由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所微生物功能基因組創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)聯(lián)合國(guó)內(nèi)外相關(guān)單位共同完成。該研究首次解析了葉綠素生物合成關(guān)鍵酶——光依賴型原葉綠素酸酯氧化還原酶（LPOR）的三維晶體結(jié)構(gòu)，揭開了光合作用終極能量來(lái)源的生物學(xué)轉(zhuǎn)化“閥門”真實(shí)結(jié)構(gòu)，闡明了光驅(qū)動(dòng)酶的結(jié)構(gòu)學(xué)基礎(chǔ)和光依賴型還原酶的動(dòng)力學(xué)機(jī)制，填補(bǔ)了國(guó)際上近一百年來(lái)光合作用途徑中，葉綠素生物合成關(guān)鍵酶的三維結(jié)構(gòu)的空白，具有“里程碑”式的意義。
“萬(wàn)物生長(zhǎng)靠太陽(yáng)”，地球上的生命所用能量均是通過光合作用直接或間接轉(zhuǎn)化而來(lái)。據(jù)論文共同通訊作者程奇博士介紹，LPOR是藍(lán)細(xì)菌、藻類和多細(xì)胞植物葉綠素合成的關(guān)鍵酶，與黃化幼苗的轉(zhuǎn)綠能力直接相關(guān)，對(duì)綠色植物的生長(zhǎng)發(fā)育至關(guān)重要。該關(guān)鍵酶發(fā)現(xiàn)至今已近百年，其蛋白的結(jié)構(gòu)及作用機(jī)理解析對(duì)光合作用的理論和應(yīng)用研究意義重大，是該領(lǐng)域亟待解決的重大科學(xué)問題之一。
該研究報(bào)道了在不同衍射率下的LPOR酶單體、LPOR-NADPH蛋白復(fù)合體的晶體結(jié)構(gòu)。通過對(duì)LPOR晶體結(jié)構(gòu)的解析及LPOR-NADPH-原葉綠素酸酯三元復(fù)合物的精準(zhǔn)建模，闡明了LPOR蛋白催化原葉綠素酸酯轉(zhuǎn)化為葉綠素酸酯的精準(zhǔn)過程，為植物如何利用光能驅(qū)動(dòng)酶催化提供了重要信息，也為定量的能量轉(zhuǎn)化反應(yīng)精細(xì)計(jì)算分析鋪平了道路，對(duì)光催化的化學(xué)和生物催化劑及相關(guān)蛋白小分子抑制劑的工程化設(shè)計(jì)均具有重要意義。
該研究得到國(guó)家973項(xiàng)目資助。（通訊員 崔艷）
