近日，華中農業大學教授端木德強課題組揭示了模式生物萊茵衣藻中膽色素分子通過GUN4蛋白調控葉綠素合成的分子機制，拓寬了對葉綠素合成調控的理解，并為探究葉綠體重要信號分子膽色素的更多生物學功能提供了新見解。相關成果在線發表于美國《國家科學院院刊》。
葉綠素的生物合成受多方面的調控，其中，植物生長調節劑ALA合成和鎂離子螯合酶(MgCh)是調控葉綠素合成的兩個重要節點。MgCh是多亞基復合物，負責葉綠素合成分支第一步反應。GUN4是一種在放氧型光合生物中普遍存在的蛋白，能與MgCh催化亞基CHLH互作并結合其底物和產物，作為MgCh的輔因子激活其活性并參與葉綠素合成調控。
該研究團隊首先通過光譜分析和蛋白—小分子互作檢測等多種生化手段，發現衣藻GUN4能與膽色素非共價結合，形成不具有光活化特性及熒光特性的復合物。
體外MgCh活性檢測實驗表明，在GUN4存在的情況下，膽色素能夠顯著增加MgCh活性20倍以上。免疫印跡實驗顯示，GUN4或膽色素的缺乏均會導致衣藻細胞內MgCh催化亞基CHLH1的積累大幅度減少。突變體表型分析表明，GUN4和膽色素的同時缺乏會嚴重影響衣藻細胞光養生長缺陷表型，使細胞呈現黃棕色。化學互補實驗則進一步證實，GUN4和膽色素在CHLH1蛋白和葉綠素的積累中都發揮了重要作用。
該研究首次揭示了血紅素分支產物膽色素與葉綠素分支第一步反應的調控蛋白GUN4互作、促進鎂螯合酶MgCh活性及維持MgCh催化亞基CHLH1的穩定性，提出了一種小分子—蛋白互作在轉錄后水平調節葉綠素合成的新型調控機制，進而提出該調控途徑在內共生起源的藍細菌、真核藻類及高等植物等光合生物中可能普遍存在。
標簽： 調控新機制
