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植物细胞在稀缺时期回收其资源

2019-01-23 09:18:53 • 来源：

为了应对其水生环境的变化和可能导致的营养缺乏，移动单细胞藻类Chlamydomonas reinhardtii必须调整其新陈代谢以维持生计，特别是在糖方面。后者是通过光合作用产生的。为此，植物和藻类使用称为叶绿体的内部细胞结构，其配备有蛋白质复合物，即光系统。如果缺少某些营养素，如铁，藻类会暂时拆除其光系统，以回收其中的一些成分。瑞士日内瓦大学(UNIGE)的研究人员发现了一种在这种回收中起着独特作用的蛋白质。他们的结果在植物细胞杂志中有所描述。

植物细胞在稀缺时期回收其资源

光合作用允许植物利用阳光产生自己的糖。该过程发生在特定的细胞区室中，即叶绿体。光的能量被叶绿素捕获并在称为光系统I和II的两种蛋白质复合物内转化为化学能，产生糖。

UNIGE科学系植物学和植物生物学系教授Michel Goldschmidt-Clermont研究了莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)的光合作用的内部作用，这是一种用作模式生物的游泳单细胞藻类。“当这种微生物处于缺乏营养铁的环境中时，它必须调整其新陈代谢以确保其生长和繁殖。这种适应涉及拆除光系统I，使细胞能够回收它所含的铁。然后将消耗其他营养素以克服糖的短缺“，研究人员说。

生物学家想要了解藻类对铁缺乏的准确反应，以及如何拆除由许多亚基结合约200种色素和辅因子的光系统I。“我们已经鉴定了一种在细胞核DNA中编码的蛋白质，称为Mac1，并证明它是生产光系统I亚基所必需的，相反，它是在叶绿体基因组中编码的”，Damien Douchi解释说，研究员来自日内瓦小组和该研究的第一作者。实际上，叶绿体具有自己的DNA并合成它们的一些蛋白质。因此，铁再循环是由在细胞核和叶绿体中表达的基因之间发生的对话产生的。

蛋白质的改变反映了缺乏

与柏林洪堡大学和巴黎皮埃尔和玛丽居里大学的研究人员合作，科学家观察到，当铁变得稀缺时，Mac1蛋白经历生化变化，其数量减少。Michel Goldschmidt-Clermont指出：“这些变化可能意味着叶绿体会接收信号。虽然现有的光系统被拆除，但光系统I新亚基的产生受到抑制，因为Mac1在叶绿体中的含量不足”。来自UNIGE的生物学家现在正试图确定如何在这种响应中确定缺铁是如何被感知并传递给Mac1的，这种反应旨在最好地分配可用的铁。

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