LPOR-NADPH晶體結(jié)構(gòu) 程奇供圖

“萬物生長靠太陽”，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。10月24日，《自然》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，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源的生物學(xué)轉(zhuǎn)化“閥門”真實結(jié)構(gòu)。

該成果由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所（以下簡稱生物所）微生物功能基因組創(chuàng)新團隊程奇課題組聯(lián)合國內(nèi)外相關(guān)單位共同完成。科學(xué)家闡明了光驅(qū)動酶的結(jié)構(gòu)學(xué)基礎(chǔ)和光依賴型還原酶的動力學(xué)機制，填補了近一百年來光合作用途徑中，葉綠素生物合成關(guān)鍵酶的三維結(jié)構(gòu)的空白。

論文共同通訊作者、生物所程奇博士介紹，LPOR是藍細菌、藻類和多細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)，對綠色植物的生長發(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)及作用機理解析對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過程，為植物如何利用光能驅(qū)動酶催化提供了重要信息，也為定量的能量轉(zhuǎn)化反應(yīng)精細計算分析鋪平了道路。同時，對光催化的化學(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)計均具有重要意義。（李晨）

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-019-1685-2

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