新发现增加了对植物和细菌如何看见光的理解

植物，细菌和真菌与光敏蛋白反应。来自哥德堡大学的科学家和他们来自于韦斯屈莱大学的芬兰同事现在已经确定了其中一种蛋白质的内部运作方式。结果发表在最新一期的Science Advances上。研究的蛋白质被称为“植物色素”。它们由数千个原子组成，可以被认为是微小的微观机器。这些蛋白质存在于所有植物叶子，许多细菌和真菌中。蛋白质通知细胞是白天还是晚上，无论是阴天还是晴天。

“植物色素蛋白是植物和许多细菌的眼睛。我们现在已经发现了细菌植物色素如何在分子水平上起作用，”哥德堡大学化学与分子生物学系的Sebastian Westenhoff解释道。

Phytochromes在光线中发生变化

有效的光合作用要求叶子暴露在阳光下。为此，植物必须朝向阳光生长，并且植物色素蛋白控制这一过程。同样，细菌使用植物色素移动到可以更好地存活的地方。蛋白质检测光并向植物细胞发出可用光量的信号。

“每当一个光敏色素蛋白吸收光线时，它就会在精心协调的一系列结构变化中发生变化。两年前我们已经发现了早期的结构变化。那时我们使用了一种缩短的光敏色素。同时我们推进了我们的实验方法和现在可以研究一种带有生物激活剂单元的全长蛋白质，称为组氨酸激酶。这揭示了该过程最后阶段的变化。“ 塞巴斯蒂安·韦斯滕霍夫说。

控制细胞的新方法

这一发现增加了我们对植物色素如何发挥作用的理解。这使得能够修饰蛋白质，例如提高作物产量。然而，新知识对另一项技术也至关重要，科学家通过光技术设计光敏蛋白来控制生物体。潜在地，这种人工蛋白质可用于在体外的特定位点释放药物，例如在癌细胞中。

“蛋白质是分子纳米机器，它控制着我们在大自然中看到的大部分内容。解读蛋白质的结构是理解机器如何工作的关键。这些知识也可用于修改或构建具有定制功能的新蛋白质，”塞巴斯蒂安·韦斯滕霍夫说。

合作努力

该项目由哥德堡大学和芬兰Jyväskylä大学两个小组合作开展。但是，需要更多的合作，研究数据记录在法国，瑞士，芬兰和美国的实验设施中。“必须重新编码和评估大量数据，直到获得可靠和完整的结果。” Sebastian Westenhoff说，“但我认为所有努力都值得，因为我们现在更清楚地了解植物和细菌是如何看到光的。”