近日，山东农业大学生科学院博士研究生王彤彤以第一作者在国际权威学术期刊《自然•通讯》（Nature Communications）（中科院一区TOP 期刊，影响因子14.7）在线发表题为“Architecture of the spinach plastid-encoded RNA polymerase”的研究论文。中国科学院植物研究所博士研究生王光磊，山东农业大学房莹老师、张毅老师为共同第一作者。山东农业大学卢从明教授和中国科学院植物研究所于龙江研究员为论文共同通讯作者，山东农业大学为论文第一完成单位。
成果简介
该研究解析了菠菜叶绿体RNA聚合酶PEP的冷冻电镜结构，揭示了叶绿体基因转录机器的亚基组成、特殊功能和功能适应性演化，为进一步探索PEP不同转录阶段的机制、理解叶绿体的基因表达调控方式奠定了坚实的基础。
叶绿体起源于蓝细菌的内共生事件，在长期的进化过程中，叶绿体形成了自身的一套精简的基因组（约含100 个左右的编码基因）。叶绿体细菌类型的多亚基RNA聚合酶 (Plastid-encoded RNA polymerase, PEP) 是叶绿体基因主要的转录机器，转录大约80%的叶绿体基因。PEP的组成非常复杂，仅PEP的组份鉴定发现就经历了32年，包括了由叶绿体基因组编码的细菌起源的PEP核心（PEP core），和十多个细胞核编码的真核起源的PEP相关蛋白（PEP associate proteins，PAPs）。但是，真核起源的PAPs如何与细菌起源的PEP core进行复合物组装、以及如此多的PAP亚基如何调控PEP的转录活性，是科学家们一直探索的难点、热点问题。
菠菜PEP的整体结构及转录延伸机理模式图
（灰色代表PEP核心，彩色代表核心外围的不同PAP亚基）
在基础研究层面，本研究为进一步探索叶绿体基因转录机器的工作模式、理解叶绿体的基因表达调控方式、以及改造叶绿体基因表达调控网络打下了基础。在合成生物学应用层面，本研究为植物叶绿体生物反应器的效率提升提供了着手点。
该工作得到国家重点研发项目（2022YFF1001700）、中国科学院战略性先导科技专项（XDA26050402）以及黄河三角洲农业高新技术产业示范区科技专项（2022SZX12）的资助。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-54266-2。
作者简介
王彤彤：山东农业大学生命科学学院2021级博士研究生，研究方向为植物生理学。以第一作者身份在Nature Communications，Plant Cell Reports上发表2篇SCI论文。
通讯作者简介
卢从明：博士，教授，博士生导师，1998年度中国科学院“百人计划”入选者，2007年度国家“杰出青年基金”获得者。1986年与1989年获江苏农学院学士学位和硕士学位，1993年获中国科学院植物研究所博士学位。1994至1999年，先后在以色列本古里安大学、香港浸会大学以及英国伦敦大学国王学院从事博士后研究。2000年至2018年任中国科学院植物研究所研究员，2018年起任山东农业大学教授。曾任中国科学院植物研究所光合作用研究中心主任（2002-2011），中国科学院光生物学重点实验室主任（2011-2018），中国科学院大学岗位教授，中国植物学会秘书长、常务理事，中国植物生理学会理事等职务。兼任《植物学报》、《作物学报》、《Journal of Integrative Plant Biology》等刊物编委。主要从事光合作用功能调控分子机理及作物分子设计育种研究。在Cell、Nature Plants、Nature Communications、Advanced Science、PNAS、Molecular Plant、Plant Cell等学术期刊上发表论文100余篇。
点分享
点点赞
点在看
