【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】光合作用分為光反應(yīng)和卡爾文循環(huán)(暗反應(yīng))兩個(gè)階段，其中卡爾文循環(huán)包括多步酶促反應(yīng)，利用光反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的ATP和NADPH固定二氧化碳，生成碳水化合物。因此盡管卡爾文循環(huán)不需要光能，但該過(guò)程仍受到光/暗調(diào)控。光反應(yīng)階段中光信號(hào)經(jīng)由一系列蛋白終轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸€原信號(hào)，通過(guò)硫氧還蛋白(TRX)調(diào)控卡爾文循環(huán)及大量下游反應(yīng)。葉綠體磷酸核酮糖激酶(PRK)和甘油醛-3-磷酸脫氫酶(GAPDH)是卡爾文循環(huán)的關(guān)鍵酶，分別消耗光反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的ATP和NADPH，并均受到TRX的氧化還原調(diào)控，處于還原態(tài)時(shí)為激活狀態(tài)，氧化態(tài)時(shí)為失活狀態(tài)。此外，葉綠體中另一個(gè)蛋白CP12也受TRX調(diào)控，并能在氧化狀態(tài)下與PRK、GAPDH相互作用形成GAPDH/CP12/PRK復(fù)合物。復(fù)合物形成后，兩個(gè)酶的活性均進(jìn)一步受到抑制。
 

　　5月8日，植物研究雜志THE PLANT CELL 發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院生物物理研究所李梅/常文瑞組的研究成果，題為Photosynthetic Phosphoribulokinase Structures: Enzymatic Mechanisms and the Redox Regulation of the Calvin-Benson-Bassham Cycle，揭示了光合作用卡爾文循環(huán)(暗反應(yīng))中PRK的催化反應(yīng)機(jī)制，并為卡爾文循環(huán)受光照/黑暗調(diào)控的機(jī)理提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。
 

　　該項(xiàng)工作中，研究人員解析了PRK及其復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu)，包括來(lái)源于藍(lán)藻的PRK結(jié)合輔因子二磷酸腺苷(ADP)和葡萄糖-6-磷酸(G6P)的晶體結(jié)構(gòu)，分別處于氧化態(tài)和還原態(tài)的擬南芥PRK的晶體結(jié)構(gòu)，以及擬南芥PRK與GAPDH、CP12形成的GAPDH/CP12/PRK復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu)。基于結(jié)構(gòu)信息，結(jié)合突變體測(cè)活與親和力實(shí)驗(yàn)結(jié)果，確定了PRK的活性位點(diǎn)以及參與催化的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)域和氨基酸，解釋了PRK受氧化還原調(diào)控的分子機(jī)理，展示了GAPDH/CP12/PRK復(fù)合物中各蛋白之間相互作用的具體細(xì)節(jié)，并揭示了CP12響應(yīng)氧化還原信號(hào)調(diào)控PRK及GAPDH活性的作用機(jī)制。這些研究結(jié)果為深入理解PRK的催化機(jī)理以及卡爾文循環(huán)的精細(xì)調(diào)控提供了重要結(jié)構(gòu)信息。
 

　　生物物理所研究員李梅為論文的通訊作者，博士生于愛玲和博士解媛為該項(xiàng)工作的共同第一作者。該研究工作得到科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中科院B類先導(dǎo)專項(xiàng)、中科院前沿科學(xué)重點(diǎn)研究項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金的共同資助。數(shù)據(jù)收集和樣品分析等工作得到上海光源、生物物理所蛋白質(zhì)科學(xué)研究平臺(tái)等有關(guān)工作人員的支持和幫助。