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                马为民研究组合作揭示调控蓝藻环式电子传递的分子机制

                发布者:新闻中心作者:发布时间:2020-03-09浏览次数:10

                一般认为,蓝藻光合作用『首次给地球带来了氧气。氧气在地球上的出现不仅促进了复杂生命的进化∮,而且也给蓝藻带来了活性氧的毒害。为了适应有活性氧的新环境,蓝藻在进化过程中形成了许多抗氧》化机制,包括围绕光系统I(PSI)的环式电子①传递。NDH-1是环式电子传递途径中的一个关键组分。我校生命科学学院马为民研究组一直从事♀蓝藻光合NDH-1相关的研究工作,鉴定并揭示了多个光合NDH-1调控亚基的生理功能(Battchikova et al., J Biol Chem, 2011; Zhao et al., J Biol Chem, 2014; Gao et al., Plant Physiol, 2016a),也发现了NDH-1-PSI超分子复合体(Gao et al., Plant Physiol, 2016b)。然而,迄今为止,人们对环式电子传递的调控机制尚不清楚。

                2020年2月14日,Nature Communications期刊以Article形式在线发表了上海交通大学附属上海精准医学研究院雷鸣研究〓组和上海师范大学生命科学学院马为民研究组的合作研究成果,题为“Structural insights into NDH-1 mediated cyclic electron transfer”。该研究工作利用单颗粒冷冻电镜方法解析ω了蓝藻光合NDH-1L的完整结构,包含①了它的电子供体——铁氧□ 还蛋白(ferredoxin, Fd),并发现了放氧光合生物特有的调控亚基NdhV和NdhO与Fd的结合位◆点。在三维结构的基础上,通过分子生物学、生理生化等手段,该研究工作进一步提出了NdhV和NdhO正、负调控蓝藻环式『电子传递的分子机制。

                在结构和功能数据的基础上,本研∑ 究提出了一个蓝藻应对高光胁迫的抗氧█化机制(下图)。在生长光条件下,仅小部分NdhV协助光还原Fd结合到NDH-1L复合体,从而限制了环式电子传递,满足了高效光合ㄨ所需的ATP/NADPH比例。当蓝藻短期暴露到高光条件下,更多的NdhV将协助增加的光还原Fd结合到NDH-1L复合体,从而加速了环式电子传递,实现了高效光合。如果长期生长在高光条件下,蓝藻将诱导新的NDH-1MS复合体来进一步加速环式电子传递。这一环式电子传递分级操作的精细调控机制对于蓝藻适应有氧的环◤境条件,并最终开启复杂生命在地球上的进化是至关重要的。

                上海交通大学附属上海精准医学研究院雷鸣研究员、武健研究员,以及上海师范大学生命㊣科学学院马为民教授为论文的共同通讯作者。张春莉博士和博士生帅进、冉兆星为该项工作的共同第一作者。该研究工作得到了国家自然科学基金、众亿彩票,众亿彩票官网,众亿彩票app下载,众亿彩票app,众亿彩票注册,众亿彩票登录,众亿彩票投注,众亿彩票平台,众亿彩票网址,众亿彩票计划科学⊙技术委员会和众亿彩票,众亿彩票官网,众亿彩票app下载,众亿彩票app,众亿彩票注册,众亿彩票登录,众亿彩票投注,众亿彩票平台,众亿彩票网址,众亿彩票计划教委的共同资助。

                  

                高光调控蓝藻环式电子传递的模式图

                  

                文章链接:https://www.nature.com/articles/s41467-020-14732-z

                  

                (供稿、图片:生命科学学院)