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    李梅課題組與合作者揭示淬滅抑制蛋白SOQ1調節qH的作用機制

    發布時間:2022年07月08日

      光合作用中光能的吸收是必不可少的,然而過量吸收的光能會對植物造成損傷。為了適應自然環境中光強不斷變化的情況,植物進化出多種光保護機制,以耗散吸收的多余光能,稱為非光化學淬滅(NPQ)。2013年,科學家在擬南芥中發現了一種新的組成型弛豫較慢的NPQ機制,命名為qH,在類囊體腔側的質體脂質運載蛋白(LCNP)是qH發生所必需的,而位于類囊體膜上的淬滅抑制蛋白 1(SOQ1)通過直接或間接修飾LCNP來負調控qH的形成。

      SOQ1是一個包含1055個氨基酸的膜蛋白,之前的研究發現其位于類囊體腔側的Trx-like結構域和NHL結構域具有qH抑制功能,而位于類囊體基質側的HAD結構域與qH無關。SOQ1是一種新發現的蛋白,并在一個新的NPQ機制中發揮作用,因而備受植物界的關注,對于其結構的解析能夠幫助人們進一步了解其負調控qH的作用機制。

       2022年7月7日,《Nature Plants》雜志發表了中國科學院生物物理研究所李梅課題組與瑞典于默奧大學Alizee Malnoe課題組合作完成的研究論文,題為" Structure of Arabidopsis SOQ1 lumenal region unveils C-terminal domain essential for negative regulation of photoprotective qH "。

      該研究對擬南芥來源的 SOQ1 開展了結構與功能研究,解析了 SOQ1 腔側結構域(SOQ1-LD)不同截短體和突變體的四個晶體結構及SOQ1-LD低分辨率的電鏡結構。發現除了之前發現的3個結構域外,SOQ1的C端159個氨基酸形成一個獨立的結構域CTD,并在qH的抑制中發揮重要作用。結合結構分析比較及相關的功能實驗和體內數據,研究人員提出了SOQ1負調控LCNP發揮作用的模型(圖),從結構的角度對SOQ1抑制LCNP的機理進行探討,為深入理解 NPQ(qH)的調控機制提供了堅實的結構基礎。

      在該項工作中,中國科學院生物物理研究所李梅研究員、瑞典于默奧大學Alizee Malnoe副教授為共同通訊作者,生物物理所已畢業的博士研究生于桂梅、于默奧大學博士后郝靜芳和生物物理所潘曉偉研究員(現工作單位首都師范大學)為該項工作的共同第一作者。生物物理所婁繼忠研究員及課題組張勇副研究員,質譜平臺楊福全研究員及王繼峰博士,孫飛課題組博士研究生范宏成參與了本項工作。生物物理所張凱研究員及課題組何玲莉副研究員對本課題給予了大力支持。

    圖. SOQ1抑制qH的工作模型

      研究工作得到了科技部重點研發計劃、中國科學院B類先導專項、國家自然科學基金和中國科學院青年創新促進會等項目的共同資助。數據的收集和樣品分析等工作得到了生物物理所生物成像中心、生物物理所蛋白質科學研究平臺、上海同步輻射光源等有關工作人員的大力支持和幫助。其中電鏡樣品的制備使用了孫飛研究員課題組研發的冷凍電鏡支持膜HFBI-film,在一定程度上解決了取向優勢的問題。

      文章鏈接:https://www.nature.com/articles/s41477-022-01177-z

     

    (供稿:李梅研究組)

     

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