专家们揭示了光合作用的“跳动之心” –可以帮助我们满足紧迫的粮食安全需求

时间：2022-01-12 13:58:06来源：

蛋白质结构经研究解决。

科学家们解决了光合作用关键组成部分之一的结构，这一发现可能导致“重新设计”光合作用，以实现更高的产量并满足紧急的粮食安全需求。

该研究由谢菲尔德大学领导，并发表在《自然》杂志上，揭示了细胞色素b6f的结构-这种蛋白质复合物通过光合作用显着影响植物的生长。

光合作用是地球生命的基础，提供维持生物圈和人类文明的食物，氧气和能量。

研究小组使用高分辨率结构模型发现，该蛋白质复合物提供了植物细胞叶绿体中发现的两种将光能转化为化学能的光动力叶绿素蛋白（光电系统I和II）之间的电连接。

该研究的第一作者，博士学位的洛娜·马龙（Lorna Malone）谢菲尔德大学分子生物学与生物技术系的一名学生说：“我们的研究为细胞色素b6f如何利用流过它的电流为'质子电池'供电提供了重要的新见解。然后，可以将这种存储的能量用于制造活细胞的能量货币ATP。最终，这种反应提供了植物将二氧化碳转化为维持全球食物链所需的碳水化合物和生物质所需的能量。”

使用单粒子低温电子显微镜确定的高分辨率结构模型揭示了细胞色素b6f作为传感器的新作用的新细节，该传感器可根据不断变化的环境条件调节光合作用效率。这种响应机制可以保护植物免受恶劣条件（例如干旱或强光）的伤害。

谢菲尔德大学（University of Sheffield）生物化学读者，研究的负责人之一马特·约翰逊（Matt Johnson）博士补充说：“细胞色素b6f是光合作用的跳动心脏，在调节光合作用效率中起着至关重要的作用。”

“以前的研究表明，通过控制这种复合物的水平，我们可以生长出更大更好的植物。利用我们从结构中获得的新见解，我们可以希望合理地重新设计农作物的光合作用，以实现更高的产量，这是我们迫切需要的，到2050年，要维持全球900亿至100亿的预计人口。”

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参考：Lorna A. Malone，Pu Qian，Guy E. Mayneord，Andrew Hitchcock，David A.Farmer，Rebecca F. ，尼尔·兰森（Neil A.Ranson），尼尔·亨特（C.Neil Hunter）和马修·约翰逊（Matthew P.Johnson），2019年11月13日，自然。
10.1038 / s41586-019-1746-6

该研究是与利兹大学阿斯特伯里结构分子生物学中心合作进行的。

现在，研究人员旨在确定细胞色素b6f如何由多种调节蛋白控制，以及这些调节剂如何影响该复合物的功能。