通過系統篩查,研究人員鑒定到一個高等植物特有的PSII生物發生調控因子——LPE1(LOW PHOTOSYNTHETIC EFFICIENCY 1)。通過生理學、分子生物學、生物化學和遺傳學等手段研究發現,LPE1基因突變導致PSII活性劇烈降低,PSII生物發生嚴重受阻;同時光PSII核心蛋白D1的合成明顯受損。值得注意的是,LPE1編碼一個葉綠體PPR蛋白,直接與D1編碼基因psbA mRNA的5'UTR結合,從而招募核糖體并啟動D1蛋白的翻譯。更重要的是,LPE1同時與已知的D1翻譯因子HCF173(HIGH CHLOROPHYLL FLUORESCENCE 173)互作,促使HCF173與psbA mRNA結合,協同參與調控PSII生物發生。
更有趣的是,該研究發現光可以誘導D1蛋白的表達,并且主要在翻譯水平實現控制。光誘導結合實驗分析發現,光可以促進LPE1與psbA mRNA的5'UTR結合。進一步研究發現,光可能通過改變葉綠體中的氧化還原狀態,調節LPE1的分子內二硫鍵及蛋白結構,從而影響其與psbA mRNA的結合活性。
該工作首次鑒定到高等植物中D1翻譯調控過程中psbA mRNA的直接結合因子,揭示了PSII生物發生的光調控機制,對于理解植物光合作用與生長發育調控機理具有重要的理論價值。
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