Структурные исследования раскрывают механизм импорта белков в хлоропласты
Две статьи в журнале Cell проливают свет на сборку, функцию и эволюционное разнообразие системы импорта белков в хлоропласты.
Большинство белков хлоропластов кодируется в ядре и синтезируется в цитозоле в виде препропротеинов, которые затем транспортируются через внешнюю и внутреннюю мембраны хлоропластов. Этот процесс обеспечивают транлоконы TOC (на внешней мембране) и TIC (на внутренней мембране), а энергия для него поступает от гидролиза АТФ.
Исследование импортного мотора у наземных растений
Лаборатория Чжэнь Яня в Университете Уэстлейк определила крио-ЭМ структуры нативного комплекса Ycf2-FtsHi и комплекса TIC из Arabidopsis thaliana с высоким разрешением. Также была определена структура промежуточного ультракомплекса из Pisum sativum. Эти структуры демонстрируют взаимодействие двух комплексов и раскрывают механизм транслокации препропротеинов у наземных растений.
Эволюция мотора у зелёных водорослей
В той же публикации лаборатория представила исследование комплекса Ycf2-FtsHi у зелёных водорослей (Chlamydomonas). Были получены высокоразрешающие крио-ЭМ структуры комплекса в апо-форме и в состояниях, связанных с АТФ/AMPPNP. Сравнение с комплексом у наземных растений показало консервативность и специализацию этого импортного мотора в ходе эволюции.
Значение открытий
Эти работы дают всестороннее понимание эволюции и рабочей модели комплексов Ycf2-FtsHi. Понимание структуры и механизма системы импорта белков в хлоропласты открывает возможность регулировать этот процесс. Это может позволить оптимизировать фотосинтез, что, в свою очередь, способно:
- Значительно увеличить урожайность сельскохозяйственных культур.
- Усилить способность растений к связыванию углерода.
Такие достижения могут помочь в решении проблем нехватки продовольствия и ускорении достижения целей углеродной нейтральности.