植物代谢蛋白质适合夜间生长

每个接受过高中生物学的人都知道，光合作用是植物，藻类和精选细菌在白天将太阳能转化为化学能的过程。但这些光合生物在夜间激活其他生化途径，当它们通过分解白天产生的糖，淀粉和油来产生能量时。专注于夜间生长的新工作发现了一种蛋白质，这种蛋白质是它发生的必要条件，令人惊讶的是，这种蛋白质的作用与植物细胞膜的构建有关。它由美国国家科学院院刊出版。

该论文来自一个综合的国际植物科学专家小组，由卡内基的阿瑟格罗斯曼领导，其中包括来自卡内基的主要作者杨文强和共同作者马丁乔尼卡斯。它表明，在光合藻类衣藻中，蛋白质铁氧还蛋白-5对黑暗中的生长和适当的膜组织至关重要。

铁氧还蛋白-5是小铁硫蛋白家族的成员，其提供驱动细胞中各种代谢反应所需的电子。光合生物通常具有多种不同类型的铁氧还蛋白，尽管对它们的功能如何不同知之甚少。

衣藻属有几种铁氧还蛋白，包括本研究中描述的铁氧还蛋白-5蛋白。所提出的工作表明，铁氧还蛋白变体，包括铁氧还蛋白-5，可能各自在细胞中具有特殊的代谢作用。

研究小组发现缺乏铁氧还蛋白-5蛋白的特定突变体无法在黑暗中(夜间)生长或发挥正常的代谢功能，但在光照期间(白天)生长没有问题。

事实证明，当在黑暗中维持时，突变体藻类也表现出异常的细胞膜组织，但是当在光照下维持时它们没有表现出来。

这些膜由脂质组成，脂质是与甘油骨架连接的脂肪酸。铁氧还蛋白-5突变体显示出许多这些脂肪酸的键结构的显着改变，这改变了膜中存在的脂肪酸的饱和度。(完全饱和脂肪酸在其所有碳原子之间具有单键，而不饱和脂肪酸在其碳原子之间可具有一个至几个双键。)这反过来似乎影响膜的脂质组成并导致异常的膜结构会损害在这些膜上发生的代谢过程，包括光合作用。

研究小组的研究结果表明，铁氧还蛋白-5通过其电子给予能力驱动的生化反应之一是脂肪酸饱和状态的这种改变。这个结果表明，当藻类处于黑暗中时，铁氧还蛋白-5特异性地向专门用于去饱和脂肪酸的酶提供电子; 它也可能在黑暗中向其他过程提供电子。(然而，从本质上讲，铁氧还蛋白家族的另一成员可能承担这一责任，这就是为什么异常的膜结构仅在维持在黑暗中的植物中观察到的原因。)。

“这项工作主要关注铁氧还蛋白-5的作用以及对光合生物至关重要的因子在白天和夜间新陈代谢之间切换，”格罗斯曼说。