上世紀(jì)八十年代，John.Ellis等發(fā)現(xiàn)光合作用固碳關(guān)鍵酶Rubisco的折疊組裝依賴于葉綠體分子伴侶素Cpn60（Hsp60的一種）。隨后的研究表明，Rubisco的大亞基RbcL必須先與Cpn60結(jié)合才能組裝成有功能的全酶復(fù)合體。Rubisco是自然界最豐富的蛋白質(zhì)，而Cpn60作為葉綠體定位的重要分子伴侶，還參與其它蛋白的折疊。因此，Cpn60對不同底物的結(jié)合或折疊處于動態(tài)平衡中。Cpn60的頂端區(qū)位于桶狀結(jié)構(gòu)的頂部，負責(zé)對蛋白底物和輔伴侶的識別和互作。Cpn60如何實現(xiàn)不同底物間的結(jié)合-折疊平衡是個由來已久的科學(xué)問題。

　　中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所劉翠敏研究組經(jīng)過對衣藻不同類型的Cpn60頂端區(qū)進行篩選和比較發(fā)現(xiàn)：該區(qū)不僅顯著影響分子伴侶素的ATP酶活，而且α型頂端區(qū)對RbcL的結(jié)合能力是β型的三倍，但卻只有β型頂端區(qū)能夠與輔伴侶進行有效互作。通過解析 CPN60α 和 CPN60β1 兩種類型的頂端區(qū)晶體結(jié)構(gòu)（分辨率分別為 1.75 Å 和 1.5 Å），結(jié)合大量同源序列分析，鎖定第 203，235 和 241 三個氨基酸位點。進一步研究證明了它們在亞基功能分化中的關(guān)鍵作用。同時以異源寡聚體CPN60αβ1β2為模型進行試驗，揭示了Cpn60不同亞基頂端區(qū)的協(xié)作分工雛形。以上研究成果首次凸顯CPN60α頂端區(qū)所具有的獨特優(yōu)勢，對分子層面認識并優(yōu)化葉綠體蛋白內(nèi)穩(wěn)態(tài)，進而改良光合作用效率具有重要的參考價值。

　　該論文于5月12日在Molecular Plant 在線發(fā)表（DOI: 10.1016/j.molp.2016.04.019），此研究得到了植物細胞與染色體工程國家重點實驗室和國家自然科學(xué)基金的資助。劉翠敏研究組博士研究生張世佳為該論文第一作者。

圖：衣藻葉綠體Cpn60亞基頂端區(qū)分化和協(xié)作