植物如何在夜间休息光合作用?
光合作用是植物产生食物的过程,是一种需要阳光照射的有力分子机器。光合作用中涉及的蛋白质需要在它们具有所需功能的阳光下“开启”,但在黑暗中,当光合作用不可能时,它们需要闲置,就像交通灯处的汽车发动机一样。他们通过一种称为“氧化还原调节”的过程来实现这一目标 - 通过氧化还原(还原/氧化)状态的变化激活和失活蛋白质。众所周知,在阳光下,铁氧还蛋白 - 硫氧还蛋白还原酶(FTR)/硫氧还蛋白(Trx)途径负责还原过程,其激活光合途径。然而,科学家长期以来一直不知道光线不足时会发生什么,
现在,吉田圭佑,Toru Hisabori及其同事已经鉴定出两种蛋白质,构成硫氧还蛋白样2(TrxL2)/ 2-Cys过氧化物酶(2CP)氧化还原级联,通过修饰分子参与者的关键部分来帮助控制这些光合蛋白的再氧化。 。这两种蛋白似乎作为级联的一部分起作用,将能量从光合蛋白中吸收到始终耗能的过氧化氢中。与类似的,更为人熟知的蛋白质不同,TrxL2似乎专门用于“关闭”过程;它是许多蛋白质的有效氧化剂,但只能降低2CP,使TrxL2从几个上游反应中排出的能量转移到2CP,然后过氧化氢。因此,这种级联使光合作用保持待命直至光照再次可用。
TrxL2 / 2CP也可以在光线下工作,但是被植物中的正常激活机器所掩盖,并且在没有光的情况下只占据中心位置。有趣的是,这种级联似乎并没有影响光合作用本身,因为没有2CP的突变植物在光照条件下表现正常;然而,在这些突变植物中,'关闭'机制的效率明显低于野生型植物。此外,该过程效率较低而不是完全不存在的事实表明,其他尚未知的蛋白质在植物中具有相似的功能。因此,研究人员阐明了植物如何保留光合蛋白的活性,以确定它何时有用。
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