关于生命的基石——光合作用的新理解

近日，由英国曼彻斯特大学领导，中国农业科学院、上海交通大学、浙江工业大学和齐鲁学院参与的一项研究，揭示了一种光激活酶的结构，并探究了其参与叶绿素合成的机制，从而首次展示了生命的基石——光合作用是如何进行的。相关论文发表在10月23日的《自然》杂志上。

光激活酶在自然界中很少见，已知的只有三种。研究中这种特殊的酶被称为原叶绿素酸酯氧化还原酶或“POR”，负责制造对植物叶绿素至关重要的色素。在这项研究中，工作人员揭示了光激活酶POR的结构，并展示了该酶的结构如何让其中一个反应物捕获光，并引导它驱动叶绿素合成的关键生物反应。光会在酶内激活原叶绿素（光激活酶的底物之一），以推动下游的键断裂和生成反应。了解这些基本概念对设计新型光活性化学和生物化学催化剂具有重要的意义。

Nigel Scrutton教授在谈到这一新发现时表示：“这项研究揭示了POR酶如何在光的驱动下还原原叶绿素(叶绿素的前体)。我们的研究为利用光能驱动叶绿素生物合成酶的催化提供了结构基础，这对光能到化学能的转换和生物圈中的能量流动是至关重要的。”

主要作者、Derren Heyes博士说：“多年来，这种重要的光激活酶的晶体结构一直是一个谜。我们目前的工作提供了蛋白质结构和反应化学之间缺失的关键环节，并为将来详细的计算研究铺平了道路。”

这项新发现表明，我们仍在探索比人类早了数十亿年的生命的核心构件。这一重大的科学突破为研究自然界的基本反应提供了独特的结构和物理视角，并为未来利用生物工程生产人工光激活酶提供了可能性。

相关论文详见：https://www.nature.com/articles/s41586-019-1685-2

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编译：花花 

审稿：三水  

责编：张梦

期刊来源：《自然》

期刊编号：0028-0836

原文链接：

https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-10/uom-bbo102319.php

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