JIPB | 西北大学朱维宁课题组发现参与拟南芥光合作用调控响应的新机制

光合作用（Photosynthesis）被称为“地球上最重要的化学反应”，是光合生物利用太阳能将无机物转化为有机物的生化反应，通过利用地球资源将太阳能固定下来，从而驱动生物圈的生命活动，为生物链的延续、发展提供了物质基础。亲免蛋白是由高度保守的蛋白质组成，在细胞内高丰度表达，具有典型的肽酰脯氨酰顺反异构酶（peptidyl-prolyl cis/trans isomerase, PPIase）结构域，部分PPIase可使脯氨酸发生顺/反式构象变化。植物中亲免蛋白包括FK506结合蛋白（FK506 binding proteins, FKBPs）和亲环素（Cyclophilins, CYPs）两大类。拟南芥叶绿体中有17个亲免蛋白（1个位于基质，其余16个在类囊体腔中）。16个类囊体腔蛋白包括11个FKBPs和5个CYPs，约占类囊体腔蛋白（共约有100个蛋白）的15%。CYP28是5个类囊体腔中CYPs之一，在光合作用中发挥着重要作用，解析CYP28的功能和作用机制对提高植物光合效率具有重要的意义。

JIPB近日在线发表了题为“The immunophilin CYCLOPHILIN28 affects PSII-LHCII supercomplex assembly and accumulation in Arabidopsis thaliana”的研究论文(https://doi.org/10.1111/jipb.1‍3235)。该研究发现：CYP28蛋白具有弱PPIase活性；在稳定光下，缺少CYP28蛋白的拟南芥植株表型较大且早花，光合参数分析表明该蛋白影响PSII的光合电子传递速率（下图）；不同寻常的是，cyp28突变体中的PSII-LHCII supercomplexes (PSII-LHCII SCs)含量增加（下图）；初步研究显示，CYP28蛋白的作用机制可能是通过Lhcb6上第139位脯氨酸的顺反异构调节PSII supercomplex组装和积累，进而调控植物的光合作用。

图1 正常光照下cyp28突变体的表型及类囊体膜复合体分析

西北大学生命科学学院朱维宁博士为该论文第一作者和通讯作者，硕士生许林清，博士生于小霞和硕士生钟莹参与了此研究。该研究涉及的多种突变体材料是由中国科学院分子植物科学卓越创新中心米华玲研究员、意大利维罗纳大学Roberto Bassi院士、Luca Dall’Osto教授，以及日本京都大学Toshiharu Shikanai教授提供。本研究得到了西北大学生命科学学院付爱根教授的鼎力相助和悉心指导，以及其团队成员徐敏、郝亚琦、王菲、李贝贝、王玉华和余君萍等众多老师的支持和帮助，也得到了中国科学院生物物理研究所柳振峰研究员的帮助和指导。该研究得到了国家自然科学基金青年基金项目（31700206）、陕西省自然科学基础研究计划项目（2016JM3023）及陕西省教育厅专项科研计划项目（16JK1792）的资助。

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