绿藻中细菌酶的进化

波鸿鲁尔大学的研究人员与鲁尔河畔米尔海姆的马克斯普朗克研究所的同事一起发现了绿藻演化中的一个新的拼图。他们分析了系统发育的老藻类的产氢酶。它的性质与最近的藻类中的类似酶的性质完全不同。由Vera Engelbrecht领导的团队和来自波鸿研究组Photobiotechnology的Thomas Happe博士在Biochimica et Biophysica Acta杂志上概述了他们的研究结果。

对接光合作用

产氢酶，即所谓的氢化酶，最初发生在许多细菌中。绿藻也含有这些酶，用于光驱动产生氢。“这种酶在藻类中的起源一直是个谜，”Vera Engelbrecht说。“我们现在已经分析了以前缺失的氢化酶进化历史中的一个环节。”

在进化方面相对年轻的藻类含有专门的氢化酶，其与细菌中的原始品种显示出显着差异。它们较小并且具有用于与细胞的光合作用机器对接的特定表面。为此，它们与铁氧还蛋白结合，铁氧还蛋白是一种介导电子转移的分子。因此，它们能够使用光能产生氢。

与年轻的藻类不同

系统发育上的老藻类小球藻(Chlorella variabilis)同样具有光驱动产生氢的能力。来自Bochum和Mülheim的研究人员分离并鉴定了小球藻氢化酶。与幼藻不同，它与原始细菌酶具有许多特征，并且不能与电子载体铁氧还蛋白结合。

“我们发现结果令人惊讶，”Thomas Happe解释道。“小球藻似乎仍然具有原始的代谢途径，在系统发育上更年轻的藻类中已完全改变。”为什么最近的藻类已经开发出一种特殊的氢化酶以便通过铁氧还蛋白停留在光合作用上的问题仍有待解答。“我们目前正在尝试确定小球藻氢化酶的精确代谢连接，并检测生物体内尚未知的光合蛋白复合物，”Happe说。

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