臺灣學者耗時七年《Nature》破解葉綠體謎題

　　植物光合作用意義重大，而對光合作用至關重要的葉綠體，其蛋白輸入機制依然是一個謎題。

　　來自臺灣中央研究院分子生物研究所的研究人員發表了題為“TIC236 links the outer and inner membrane translocons of the chloroplast”的文章，指出一種通道：TIC236是讓蛋白進入葉綠體表面雙層膜的關鍵橋梁。

　　這一研究成果公布在Nature雜志上，由李秀敏教授研究組完成，李秀敏教授主要從事葉綠體蛋白輸入方向的研究。其研究組曾發現植物葉綠體中運輸的蛋白會隨著葉綠體的“年齡”而出現差異，這推翻了此前普遍接受的觀點，即這一過程與葉綠體存在時間無關，或者說這只是一種整體的上調或下調的蛋白形式。

　　在最新研究中，李秀敏教授花費七年時間，發現了蛋白質進入葉綠體的特殊方式，“如果把植物細胞看成是一座城市，那么細胞中的葉綠體就像是‘農場’，專責生產食物，而農場里的工人就是來自城市各處的蛋白質。”但是葉綠體表面的雙層膜，就像是農場周圍的兩道墻，中間還有一條護城河。

　　研究人員發現，在兩道墻間，如果可以搭建起一座橋梁，就能讓蛋白質進入葉綠體，而這個橋梁就是TIC236。李秀敏說，“若是沒有TIC236讓蛋白質通過，不僅葉綠體會無法正常工作，植物也會在胚胎發育階段就死亡。”

　　之前的研究認為轉運蛋白參與不同的蛋白輸入通道，它們的表達依賴于器官構成和生理適應性。麻省大學的研究人員從分子水平上分析了葉綠體膜轉運子（TOCs）受體家族，他們認為Toc159家族成員三個結構域：C端膜錨定結構域（M-domain）、中心GTPase 結構域（G-domain）和強酸性N端結構域（A-domain）發揮了重要作用。

　　但最新研究提出了新的觀點：研究人員突破了獲取材料的困難，從與葉綠體相似、卻沒有葉綠餅的白色體切入，終于找到蛋白質穿越葉綠體外圍雙膜的連結橋梁。此前難以對葉綠體外圍的雙膜有精確的分析，是因為葉綠體內部含有大量的葉綠餅，其成份會干擾質譜儀分析結果。

　　這項研究不僅提出了葉綠體蛋白輸入的新機制，而且研究人員也意外的發現，TIC236是由藍綠菌的一個類似蛋白演化而來，這為解析葉綠體的來源演變提供一條有利的線索。

　　此外，這次研究也解析了橋梁連接方式，進一步幫助研究人員了解蛋白質進入細胞器的不同方式。