科学家们解决了耻骨细胞器背后的神秘面纱

水性藻类衣原体Reinhardtii。

碳是地球生命的主要建筑块之一。我们的星球大气丰富，在二氧化碳形式中发现。碳主要通过光合作用的过程进入地球体，它将二氧化碳纳入糖，作为重要的生物分子和燃料的组件。在全球范围内的大约三分之一是由生活在海洋中的单细胞藻类（大多数剩余的植物完成）进行。

执行反应的第一步以使二氧化碳同化成糖的酶是一种庞大的蛋白质，称为鲁米斯科组装在八个相同的小亚基和八个相同的大亚基上对称地设置在一起。该组件的所有部分称为全腹，协同工作，以进行Rubisco的酶促。Rubisco的活动率 - 并通过延伸，植物和藻类可以生长的速率 - 受到二氧化碳的访问受限。自由二氧化碳可以在水中稀缺，所以水生藻类如衣原体Reinhardtii有时会努力保持Rubisco以峰值容量工作。为了抵消这一点，这些藻类演化了一种特殊的结构，称为芘，供应浓缩二氧化碳到Rubisco。芘是如此重要的是，几乎所有地球的藻类都有一个。认为不同种类的藻类是独立发展的。

“芘的定义特征是基质，普林斯顿分子生物学系助理教授Jonikas解释说，含有几乎所有细胞的Rubisco的巨型液体状凝聚物，秘密教授Jonikas解释道。

Rubisco（TEAL）通过芘基质中的EPYC1（橙色）将其与聚集在一起。子标题：普林斯顿研究人员山河，马丁乔尼卡斯及其同事们已经发现了Rubisco全酶如何组装以形成藻类芘的流体样基质，介导二氧化碳掺入糖中的细胞器。该研究详细说明了本集团的调查结果于2020年11月23日公布于自然植物期刊。

Rubisco是芘矩阵的主要组成部分，但不是唯一的主要成分; 2016年，Jonikas的实验室发现了叫做EPYC1的芘中的另一个丰富的蛋白质。在2016篇论文中，Jonikas的小组表明，EPYC1与Rubisco结合，并帮助将Rubisco浓缩在芘中。研究人员理论上，EPYC1就像一个分子胶水，以将Rubisco全吻蛋白联系在一起。邮政编码山，与Jonikas的实验室和合作者的同事一起，从德国，新加坡和英格兰的合作者举行了测试这个理论。

“在目前的工作中，我们表明这确实是如何运作的，”Jonikas说，“jonikas说，”Epyc1有五个用于rubisco的绑定站点，允许它“链接”在一起多个Rubisco全吻。“

EPYC1是一种松散结构，扩展的蛋白质，其五个Rubisco结合位点均匀分布在其长度上。研究人员还发现，Rubisco在其球状表面上均匀地分布了8个EPYC1绑定部位。计算机建模表明，松散结构和柔性的EPYC1蛋白可以用单一的Rubisco全酶或桥接邻近的邻近邻近的触点。以这种方式，EPYC1将Rubisco驱动到芘矩阵中的簇。

虽然这提供了满足矩阵如何组装的令人满意的解释，但它造成了一个难题的难题。其他蛋白质需要能够进入Rubisco在分解时修复它。如果EPYC1-Rubisco网络是刚性的，它可以阻止这些蛋白质访问Rubisco。然而，他和同事发现EPYC1与Rubisco的相互作用相当薄弱，因此两种蛋白质可以彼此形成许多接触，但这些触点正在快速交换。

“这允许EPYC1和Rubisco在保持密集的冷凝物时彼此流动，允许其他芘蛋白进入Rubisco，”Jonikas说明。“我们的工作解决了Rubisco如何在芘矩阵中举在一起的长期神秘”。

土地植物没有芘，科学家认为将比蛋白样结构造成的作物植物造成其增长率。了解如何在藻类中组装芘代表这种努力的重要一步。

“他和同事提供了鲁斯科小亚基和EPYC1之间的蛋白质 - 蛋白质相互作用的非常好的分子研究，”路易斯安那州立大学生物科学系生物学教授詹姆斯·莫尼博士说，其实验室研究植物的光合作用和藻类。

“这项工作令人鼓舞的是试图将像素样结构引入植物以改善光合作用的研究人员令人鼓舞，”他补充道。

在饥饿和疾病的世界中，我们可以使用我们可以得到的所有提升。

参考：“猪肝毒素分离的结构基础”由山河，惠婷围，迪森马特，Tobias Wonser，Moritz T. Meyer，Nicky Atkinson，Antonio Martinez-Sanchez，Philip D. Jeffrey，Sarah A.港口， Weronika Patena，Guanhua He，Vivian K.陈，弗雷德里克M. Hughson，Alistiair J. Mccormick，Oliver Mueller-Cajar，Benjamin D. Engel，Zhiheng Yu和Martin C. Jonikas，11月23日，自然植物：
10.1038 / s41477-020-00811-y

资金：这里描述的工作得到了赠款给M.C.J.来自国家科学基金会（NoS IOS-1359682和MCB-1935444），国家卫生研究院（DP2-GM-119137），以及西蒙斯基金会和Howard Hughes Medical Institute（没有。55108535）; B.D.E.由德意志Forschungsgemeinschaft（EN 1194 / 1-1作为2092的一部分）;到O.M.-C.由教育部（Moe Singapore）第2级（没有。Moe2018-T2-2-059）;到A.M.M.和N.A.由英国生物技术和生物科学研究委员会（BB / S015531 / 1）和Leverhulme Trust（没有。RPG-2017-402）;到了NIH（R01GM071574）;到S.A.P.By deutsche forschungsgemeinschaft奖学金（没有.PO2195 / 1-1）;和v.k.c.由国家卫生研究院国家一般医学科学研究所（T32GM007276）培训补助金。