Plant Cell | 叶绿体：通道蛋白的功能

最近，Loudya 等在The Plant Cell在线发表了题为 Mutations in the chloroplast inner envelope protein TIC100 impair and repair chloroplast protein import and impact retrograde signaling的研究性论文，报道了叶绿体内膜蛋白TIC100的互补突变可以改善叶绿体蛋白的转入，揭示了其信号转导的功能。

背

 

景

 

回

 

顾

植物从太阳接收能量，从空气中吸收CO₂，将其转化成能量富集分子，最终构成我们人类。植物是通过叶绿体进行光合作用。叶绿体是由蛋白和膜结构组成。在植物进化之前，叶绿体是自由生活的细菌。大部分叶绿体蛋白是在叶绿体外面利用细胞核DNA信息合成的，因此，大部分蛋白需要通过由TOC (外膜) 和 TIC (内膜) 蛋白组成的具有选择性的通道穿过双层膜转运到叶绿体。这些通道的组成至关重要，因为它决定了哪一类型的叶绿体适合特定的环境。哪些TIC蛋白组成内膜通道一直是争论的焦点。

科

 

学

 

问

 

题

一种名为 cue8 的拟南芥突变体，植物缓慢变绿（幼叶开始几乎是白色），并显示出叶绿体和植物发育延迟。我们进行了 CUE8 基因的分子鉴定。我们还在这个突变体中引入了进一步的突变，并探索了是否存在任何 cue8 突变体缺陷的纠正。

研

 

究

 

发

 

现

我们发现cue8缺陷是由TIC100基因突变引起的。它是备受争议的两个TIC复合体之一，TIC1 MDa复合体的重要成员。这个复合体由几个蛋白组成，它们在cue8中都处于还原状态。在体外实验中，与野生型相比，cue8转运光合和叶绿体看家蛋白到分离的叶绿体的速率降低。cue8的一个抑制突变被鉴定，它位于TIC100基因上，能够互补第一个突变。单突和双突都表现出缓慢变绿，这表明蛋白转入叶绿体也在细胞核中发挥信号功能，决定光合基因激活与否。

展

 

望

 

未

 

来

令人意外的是草本植物，包括谷类植物，只含有一个TIC 1MDa复合体核心蛋白，并不含有其它组成蛋白（包括TIC100）。我们不清楚TIC通道是如何发挥功能的。我们也要去了解发生在叶绿体膜上的蛋白转运缺陷是如何传递到细胞核的。