上世紀(jì)八十年代，John.Ellis等發(fā)現(xiàn)光合作用固碳關(guān)鍵酶Rubisco的折疊組裝依賴于葉綠體分子伴侶素Cpn60（Hsp60的一種）。隨后的研究表明，Rubisco的大亞基RbcL必須先與Cpn60結(jié)合才能組裝成有功能的全酶復(fù)合體。Rubisco是自然界最豐富的蛋白質(zhì)，而Cpn60作為葉綠體定位的重要分子伴侶，還參與其它蛋白的折疊。因此，Cpn60對(duì)不同底物的結(jié)合或折疊處于動(dòng)態(tài)平衡中。Cpn60的頂端區(qū)位于桶狀結(jié)構(gòu)的頂部，負(fù)責(zé)對(duì)蛋白底物和輔伴侶的識(shí)別和互作。Cpn60如何實(shí)現(xiàn)不同底物間的結(jié)合-折疊平衡是個(gè)由來(lái)已久的科學(xué)問(wèn)題。
中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所劉翠敏研究組經(jīng)過(guò)對(duì)衣藻不同類型的Cpn60頂端區(qū)進(jìn)行篩選和比較發(fā)現(xiàn)：該區(qū)不僅顯著影響分子伴侶素的ATP酶活，而且α型頂端區(qū)對(duì)RbcL的結(jié)合能力是β型的三倍，但卻只有β型頂端區(qū)能夠與輔伴侶進(jìn)行有效互作。通過(guò)解析 CPN60α 和 CPN60β1 兩種類型的頂端區(qū)晶體結(jié)構(gòu)（分辨率分別為 1.75 Å 和 1.5 Å），結(jié)合大量同源序列分析，鎖定第 203，235 和 241 三個(gè)氨基酸位點(diǎn)。進(jìn)一步研究證明了它們?cè)趤喕δ芊只械年P(guān)鍵作用。同時(shí)以異源寡聚體CPN60αβ1β2為模型進(jìn)行試驗(yàn)，揭示了Cpn60不同亞基頂端區(qū)的協(xié)作分工雛形。以上研究成果首次凸顯CPN60α頂端區(qū)所具有的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，對(duì)分子層面認(rèn)識(shí)并優(yōu)化葉綠體蛋白內(nèi)穩(wěn)態(tài)，進(jìn)而改良光合作用效率具有重要的參考價(jià)值。
該論文于5月12日在Molecular Plant 在線發(fā)表（DOI: 10.1016/j.molp.2016.04.019），此研究得到了植物細(xì)胞與染色體工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和國(guó)家自然科學(xué)基金的資助。劉翠敏研究組博士研究生張世佳為該論文第一作者。
圖：衣藻葉綠體Cpn60亞基頂端區(qū)分化和協(xié)作
