上海生科院揭示光合碳代謝效率調(diào)控新機(jī)制

　　光合作用是光合生物利用太陽能將CO2和水轉(zhuǎn)化為有機(jī)物并釋放出氧氣的過程，為地球上異養(yǎng)生命體的繁衍提供了物質(zhì)保障。光合作用過程中，有機(jī)物合成的第一步是由CO2固定酶，即核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶（Rubisco）所催化的。眾多的研究結(jié)果表明Rubisco是光合碳同化（Calvin－Benson Cycle）途徑中的關(guān)鍵酶，其活性決定著光合作用效率的高低。但由于Rubisco酶本身的特性，它的活力調(diào)控機(jī)制還存在許多未解之謎。

　　5月20日，Molecular Plant 雜志在線發(fā)表了題為Down-regulation of Rubisco Activity by Non-enzymatic Acetylation of RbcL 的文章，報道中國科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院植物生理生態(tài)研究所陳曉亞、陳根云、肖友利等研究組的合作研究成果。該研究通過解析Rubisco乙?；揎棇ζ浠盍φ{(diào)控的分子機(jī)理，揭示了植物光合碳代謝效率適應(yīng)體內(nèi)能量狀態(tài)的調(diào)控新機(jī)制。

　　研究發(fā)現(xiàn)位于Rubisco活性中心的賴氨酸殘基存在乙酰化修飾，特別是201位賴氨酸（Lys201）。由于Lys201氨甲?；荝ubisco酶發(fā)揮功能的第一步，因此Lys201乙?；揎棻厝粫?dǎo)致Rubisco酶功能的喪失。進(jìn)一步研究表明乙?；揎椩诠夥磻?yīng)和碳同化之間協(xié)調(diào)上扮演重要角色?；谌~綠體內(nèi)不存在經(jīng)典的乙酰基轉(zhuǎn)移酶以及已知的乙?；D(zhuǎn)移酶不能催化Rubisco乙?；氖聦?shí)，研究人員發(fā)現(xiàn)植物相關(guān)代謝物的類似物乙酰氧基香豆素（AMC）能直接乙酰化Rubisco活性位點(diǎn)的賴氨酸殘基，表明Rubisco酶乙酰化修飾可以由一些小分子代謝物來完成。同時，肖友利研究組以香豆素為基本骨架設(shè)計了一系列的類似物，把各種修飾基團(tuán)成功地轉(zhuǎn)移到了Rubisco的活性中心的相關(guān)位點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了對Rubisco酶活力的正負(fù)調(diào)控。這為今后提高植物光合作用效率提供了嶄新的思路。