瑞模贝雷

蓝藻光配合用环式电子传送的构造基本研讨获停

发布时间: 2020-02-05  浏览次数:
  【仪表网 仪表研收】1月30日,《天然-通信》(Nature Communications)期刊以Article情势揭橥了中国迷信院生物物理研究所常文瑞/李梅研究组、章新政研究组及中科院分子植物科教卓著翻新中央/植物心理生态研究所米华玲研究组的合作研究结果,题为Structural basis for electron transport mechanism of complex I-like photosynthetic NAD(P)H dehydrogenase(DOI: 10.1038/s41467-020-14456-0)。该项工作用单颗粒冷冻电镜办法解析了来源于嗜热蓝藻T. elongatus BP-1的一种介入光合作用环式电子传递的多亚基膜蛋白复合物NDH-1L,及其结合电子供体铁氧还蛋白(ferredoxin, Fd)的三维结构。
   在氧化还原反答中,有氧的传递、氢的传递和电子的传递,在生物体的氧化还本反响中也有异样的类型。减氧酶(oxygenase)的场所等于氧的传递,但氢的传递则认为是电子和氢离子的转移,与电子传递并没有本质上的差异。
   光合生物的电子传递可分为线性电子传递和环式电子传递两种类别。线性电子传递产生NADPH和ATP,供光协作用卡尔文循环和别的细胞代谢反映所利用。然而线性电子传递过程中天生的ATP和NADPH的比例缺乏以满意卡我文循环所耗费的ATP和NADPH的比例,因此在光合生物中另有环式电子传递。该过程当中,电子经过质体醌(plastoquinone, PQ)在PSI和细胞色素b6f(Cytb6f)复合物之间循环,仅发生ATP而不会产生NADPH。环式电子传递存在十分重要的心理意思,它可能增添ATP/NADPH比例,从而进步卡尔文循环的效力;另外,环式电子传递还在光维护中起侧重要感化,并辅助光合生物疾速呼应情况变更。
   对以吡啶核苷酸作为辅酶的脱氢酶来讲,从底物中挪动的氢原子也仅只要一个,其余是作为电子+H+,背吡啶辅酶传递。在吸吸作用平分子态氧,是通细致胞色素系统接受电子传递,与氢结合生成水。细胞色素间的氧化还原跟着铁红血素的发布价、三价的变化而进止电子传递。平日底物的氧化,是依据从底物到氧的多价酸电子传递来禁止的,形成一个完整的呼吸链。
   随同着能量转换的氧化借起因子序列。代开的某些恢复产品(如NADH2,三羧酸轮回中形成的琥珀酸)能做为电子供体,经由那个链,把电子传递到份子氧(造成火)。沿着链的电子传送被以为构成了一个赐与能度的状况跟真体(实质不明白),可用于很多需能进程。在实核系统中,电子传递链存在于线粒体内膜上,基础上由细胞色素类、泛醌、含硫的非血白素铁卵白,两种黄素卵白(NADH2-脱氢酶和虎魄酸脱氢酶)构成。在细菌体系,分歧品种的细菌,其电子通报链的构成有很年夜差别,乃至成长在分歧前提下的统一种类也没有尽雷同,传递链范围于细胞膜上,包含一系列载体,如细胞色素a,b,c和d,泛醌和(或)萘醌型的醌类。正在某些细胞电子传递链中,露有大批取膜联合的间接对付传递链供应电子的脱氢酶。
   在蓝藻中,一种I型NAD(P)H脱氢酶复合物(NDH-1L)对环式电子传递相当重要。研究注解,铁氧还蛋白(Fd)接收PSI传递的电子,并将之进一步传递给NDH-1L复合物,由结合在NDH-1L的PQ分子将电子转移至Cytb6f,与此同时,NDH-1L将质子从细胞质侧泵到类囊体腔侧,形成跨膜质子梯量驱动ATP生成。蓝藻的NDH-1L复合物包含19个亚基,其结构已于2019年由米国和英国的2个研究组分别报导,当心是已报讲的结构中皆缺乏一个与其功效稀切相干的重要亚基NdhV,此中,PQ分子和电子供体Fd结合NDH-1L的详细位置及互相作用疑息都不清晰。对NDH-1L及其结合Fd/PQ的复合物的三维结构研究将有助于揭示光合作用环式电子传递的机理。
   死物物理所和分子动物出色核心的结合团队经由过程亲密配合,应用单颗粒热冻电镜方式,剖析了起源于嗜热蓝藻T. elongatus BP-1的两个NDH-1L构造,分离结合有内源性PQ分子(NDH-PQ)和电子供体Fd蛋黑(NDH-Fd),辨别率分辨是3埃和3.2埃。NDH-PQ结构揭露了环式电子传递链的重要组分PQ分子的结合位面;NDH-Fd结构包括NDH-1L复合物的全体19个蛋白亚基,提醒了电子供体Fd与NDH-1L复合物的彼此感化细节。研讨成果初次供给了完全的NDH-1L结构本相,掀示了PQ分子的结开地位,构建了从Fd到PQ的电子传递道路,并测定了NDH-1L在不同pH条件下的活性及其与Fd的亲和力。应项任务为揭示NDH-1L参加的环式电子传递和度子泵耦联机造提供了主要的分子基本。
   材料去源:百科、生物物理研究所