Nature子刊揭示叶绿体识别活性氧分子的分子机制

上海钦诚生物科技有限公司

2019/07/02 10:18

叶绿体中游离四吡咯类化合物，如叶绿素，在吸收光能后产生的单线氧分子(1O2)一直被认为是植物光合作用中产生的毒性副产物。

但在2004年，Klaus Apel教授及其研究团队首次发现1O2在叶绿体向细胞核的反向信号通路中起到重要作用，并在随后的遗传学研究中指出这一信号通路主要是由细胞核编码的叶绿体蛋白EXECUTER1介导，由此确立了1O2在细胞信号通路中的重要意义，开拓了活性氧分子介导的叶绿体向细胞核的反向信号通路研究的新思路。然而，长久以来，关于叶绿体中识别1O2的分子机制尚不明确。

在此基础上，中科院植物生理生态研究所Chanhong Kim研究组发表了题为题为Oxidative post-translational modification of EXECUTER1 is required for singlet oxygen sensing in plastids 的研究论文，揭示了植物叶绿体中识别单线氧的分子机制。

这一研究发现公布在6月27日的Nature Communications杂志上，文章第一作者为Vivek Dogra、李明月和Somesh Singh。

Chanhong Kim研究组综合利用质谱及遗传学方法，发现在EXECUTER1的643位色氨酸（Trp643）发生1O2特异性的翻译后氧化修饰，对1O2识别起到重要作用。Trp643位于EXECUTER1的未知功能结构域DUF3506（现命名为SOS结构域）中，氧化后的Trp643可以促进FtsH蛋白酶体对EXECUTER1的降解，进而完成1O2信号的传递。

同时研究人员也指出识别1O2之后，EXECUTER1在被降解过程中可能释放出向细胞核传递的信号分子，对这一信号分子的鉴定将会成为下一步的研究方向。

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