祖先蛋白酶在叶绿体中起蛋白质进口作用

超过10亿年前，所有活植物的祖先和一种为我们所知的生命进化铺平了道路的细菌之间建立了一种关系。单细胞的藻类祖先吞没了，但至关重要的是，并没有破坏一种蓝藻样生物，它与它建立了互利的联系。这种共生关系提供了从光合作用(即阳光转化为化学能)的糖形式的能量，从蓝细菌到其宿主。

共生细胞最终成为第一个叶绿体。即使在今天，这些细胞器仍然保留了早期作为独立生物体的结构，包括它们自己的DNA和双膜。在进化过程中，几个叶绿体编码的基因转移到宿主的核基因组。因此，在现代植物和藻类细胞中，在细胞胞质溶胶中合成的许多核编码叶绿体蛋白必须在需要能量的过程中通过外部和内部叶绿体膜进口。

2013年，由Masato Nakai领导的大阪大学研究人员在内部叶绿体膜上发现并描绘了一个巨大的新型运输通道(TIC)，通过该通道传输蛋白质(Science，339,571-574。)然而，能够使蛋白质运转的马达穿过内膜进口仍然是一个谜。

现在，在植物细胞中，这个团队与其他日本研究人员合作报告了对叶绿体形成至关重要的难以捉摸的蛋白质运输马达的鉴定。

“我们发现了另一种巨大的新型蛋白质复合物，质量是TIC的两倍，它由六种相关蛋白质和一种辅助蛋白质组成，并且与TIC密切相关，可作为进口马达，”Nakai说。“令人惊讶的是，这六种相关成分都是从祖先的蓝藻样内共生体中含有的酶中提取出来的，这种酶在从膜中提取后会降解不需要的蛋白质。”

尽管在进化过程中蛋白质分解作用已经丧失，但保留了提取功能以用作进口马达。该团队认为，同时增加TIC组分的大小和新发现的运动在绿藻的演化过程中发生，可能是为了提高蛋白质的进口效率。

“这些发现彻底改变了叶绿体蛋白进口的分子模型，并帮助我们了解植物和藻类叶绿体的进化，”Nakai解释说。“这种理解可以帮助提高作物光合作用效率的生物技术，或者植物和藻类作为在叶绿体中生产或储存蛋白质的工厂的发展。”

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