光合作用的關鍵發現了! 中研院:靠「TIC236這座橋梁」
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中央研究院分子生物研究所研究員李秀敏團隊,歷時7年,用創新方法找到能讓蛋白質穿越葉綠體外圍雙層膜的橋樑通道,並將其命名為TIC236,成功解開葉綠體 ...
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2018年12月04日15:38
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▲中央研究院分子生物研究所特聘研究員李秀敏。
(圖/中研院提供)
記者崔至雲/台北報導
人類的糧食幾乎全靠植物行光合作用而來,其中,葉綠體的蛋白質輸入機制,是進行光合作用的關鍵。
中研院終於解開葉綠體運作之謎,發現蛋白質進入葉綠體行光合作用時,必須透過「TIC236」這座橋梁,才能進入葉綠體內,若是沒有這座橋讓蛋白質通過,不僅葉綠體會「缺工」,植物也會在胚胎發育階段死亡。
中央研究院分子生物研究所研究員李秀敏團隊,歷時7年,用創新方法找到能讓蛋白質穿越葉綠體外圍雙層膜的橋樑通道,並將其命名為TIC236,成功解開葉綠體運作之謎,這樣研究成果有助掌握葉綠體的構造,進而瞭解植物的演化史。
研究論文已於11月21日登上知名國際期刊《自然》(Nature),並獲專文推薦。
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▲李秀敏圑隊研究結果顯示,「TIC236」提供了蛋白質穿越葉綠體雙膜的聯結橋樑。
(圖/中研院提供)
李秀敏形容,如果把植物的細胞看成是一座城市,細胞中的葉綠體就像是「城市農園」,專責生產食物。
而農園裡所需的工人,就是來自城市各處的蛋白質。
然而,葉綠體外圍的雙層膜,就像是農場周圍的兩道牆,中間還有一條護城河,而在兩道圍牆間搭建起一座連結橋樑(TIC236),才能讓蛋白質順利進入葉綠體內部「工作」。
該研究發現不僅解開葉綠體運作機制的謎底,更意外發現,TIC236是由藍綠菌的一個類似蛋白演化而來,對葉綠體的「身世」提供一條有利的線索。
在生物演化史中,遠古的某個藍綠菌,被其他單細胞生物吞噬,逐漸演化為現今植物中的葉綠體,改變了整個地球的生態。
李秀敏也提到,過去研究難以對葉綠體外圍的雙膜有精確的分析,是因為葉綠體內部含有大量的葉綠餅,其成份會干擾質譜儀分析結果,但這次研究首先突破材料取得的困難,從與葉綠體相似、卻沒有葉綠餅的白色體切入,終於找到蛋白質穿越葉綠體外圍雙膜的連結橋樑。
▲研究團隊發現,植物葉綠體蛋白質輸入系統的骨架,包含外膜通道TOC75及聯結橋樑TIC236乃是由革藍氏陰性細菌(包含藍綠菌、大腸桿菌及萊姆病螺旋體等)的BamA-TamB分泌系統演化而來。
(圖/中研院提供)
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