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确定有助于控制光合作用的蓝藻基因家族

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-10-09 07:59  浏览次数:0
摘 要:一项新的密歇根州立大学研究发现了蓝藻家族中的一个基因,有助于控制二氧化碳的固定。这一发现进一步加深了我们对光合作用的基本
 一项新的密歇根州立大学研究发现了蓝藻家族中的一个基因,有助于控制二氧化碳的固定。
这一发现进一步加深了我们对光合作用的基本知识。它还为设计可持续生物技术生产系统打开了新的大门。
这项研究发表在《新植物学家》杂志上。
 
蓝藻和植物共有一种酶,Rubisco,它捕获大气中的二氧化碳。碳捕获是一系列反应中的第一个,这些反应将碳转化为高能分子,为地球上的生物提供食物。
 
在植物中,rubisco经常被附着在其上的小分子阻止工作。作为回应,rubisco活化酶(rubisco activase)来拯救我们,去除不需要的分子,这样rubisco就可以再次工作。
 
生物信息学的最新进展使谢丽尔·克菲尔德实验室得以鉴定出一种蓝藻基因,这种基因看起来像编码植物rubisco activase的基因。
 
这个新的基因编码实验室所称的活性瓶样蓝藻蛋白(alc)。
 
“这个基因在蓝藻的许多分类群中广泛存在。其中包括各种单细胞和多细胞的丝状物种,”克菲尔德实验室的研究助理教授Sigal Lechno Yossef说。
 
蓝细菌alc的功能尚不清楚。科学家们尝试在一个试管中从一个蓝藻Fremyella diplosiphon模型中提取ALC,并从同一个生物体中抑制Rubisco。alc不能解除rubisco对小分子的抑制作用。
 
然而,在细胞中,蛋白质在物理上与rubisco很接近,就像它的植物对应物一样。这就是莱奇诺·约瑟夫认为他们可以合作的原因之一。
“我们也有生物信息证据显示,蓝藻中的alc与rubisco一起进化。这一发现进一步支持了这两种蛋白质之间的相互作用。
 
那么,如果alc不解除rubisco的阻塞,它会做什么呢?
 
“我们看到alc导致rubisco蛋白聚集,”lechno-yossef说。这种功能类似于另一种蓝藻蛋白,已知其有助于细胞内rubisco的调节和定位。”
 
也有证据表明,alc有助于宿主检测co2水平,以调节光合作用速率。当研究小组删除了实验室蓝藻中的alc基因时,该生物体的生长并没有发生显著变化。(在植物中,删除类似的rubisco activase会导致它们缺乏碳,这是一种关键的营养素)。
 
然而,这些菌株在富含二氧化碳的环境中生长时也经历了形态变化。
这项新的研究对生物技术领域有希望。在植物中,rubisco激活酶是许多研究的重点,作为提高rubisco性能的努力的一部分。改良rubisco可以使植物获得更高的营养含量和更高的产量。但到目前为止,这些努力都没有得到回报。
 
“蓝藻研究人员也希望通过光合作用提高能量产量,”Lechno Yossef说。其目标是重新组装蓝藻的光合作用机器,以生产可再生能源化合物或用于医药或工业的材料。”
 
Lechno Yossef说:“现在我们知道蓝藻有一种支持rubisco的酶,我们可以尝试制造更健壮的蓝藻用于工业应用。”
 
 
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