光合作用卡尔文循环的催化及调控机制--生物物理研究所

光合作用分为光反应和卡尔文循环（暗反应）两个阶段，其中卡尔文循环包括多步酶促反应，利用光反应过程中产生的ATP和NADPH固定二氧化碳，生成碳水 ... English 邮箱登录 内部网 条件保障平台 所长邮箱 违法违纪举报 联系我们 网站地图 English 邮箱登录 内部网 条件保障平台 所长邮箱 违法违纪举报 联系我们 网站地图 MENU Togglenavigation 首页 所况简介 所况简介 所长致辞 现任领导 历任领导 组织机构 学术委员会 形象标识 院所风貌 机构设置 研究部门 管理部门 支撑平台 挂靠部门 科研队伍 研究组长 中国科学院院士 发展中国家科学院院士 百千万人才工程入选者 创新研究群体项目获得者 杰出青年科学基金获得者 优秀青年科学基金获得者 中科院青促会会员 科研成果 发表论文数据库 发表论文 专著 专利 获奖 交流合作 简介 国际顾问委员会 国际组织任职 国际期刊任职 国际合作研究基地 中生北控生物科技股份公司 北京百奥药业有限责任公司 中生百欣科技服务有限责任公司 党群园地 教育培养 科学传播 科普中心 科普报道 科普动态 信息公开 信息公开规定 信息公开指南 信息公开目录 依申请公开 信息公开年度报告 信息公开联系方式 当前位置：  首页 >> 科研进展 >> 2020年科研进展 最新报道 2020年科研进展 2019年科研进展 2018年科研进展 2017年科研进展 2016年科研进展 2015年科研进展 2014年科研进展 2013年科研进展 2012年科研进展 2011年科研进展 2010年科研进展 2009年科研进展 科研进展 最新报道 2020年科研进展 2019年科研进展 2018年科研进展 2017年科研进展 2016年科研进展 2015年科研进展 2014年科研进展 2013年科研进展 2012年科研进展 2011年科研进展 2010年科研进展 2009年科研进展 热点推荐 2020年科研进展 光合作用卡尔文循环的催化及调控机制 发布时间：2020年05月12日 　　光合作用分为光反应和卡尔文循环（暗反应）两个阶段，其中卡尔文循环包括多步酶促反应，利用光反应过程中产生的ATP和NADPH固定二氧化碳，生成碳水化合物。

因此尽管卡尔文循环不需要光能，但该过程仍受到光/暗调控。

光反应阶段中光信号经由一系列蛋白最终转变为氧化还原信号，通过硫氧还蛋白（TRX）调控卡尔文循环及大量下游反应。

叶绿体磷酸核酮糖激酶（PRK）和甘油醛-3-磷酸脱氢酶（GAPDH）是卡尔文循环的关键酶，分别消耗光反应过程中产生的ATP和NADPH，并均受到TRX的氧化还原调控，处于还原态时为激活状态，氧化态时为失活状态。

此外，叶绿体中另一个蛋白CP12也受TRX调控，并能在氧化状态下与PRK、GAPDH相互作用形成GAPDH/CP12/PRK复合物。

复合物形成后，两个酶的活性均进一步受到抑制。

　　2020年5月8日，国际植物研究领域的经典杂志《THEPLANTCELL》发表了中国科学院生物物理研究所李梅/常文瑞组的研究成果，题为“PhotosyntheticPhosphoribulokinaseStructures:EnzymaticMechanismsandtheRedoxRegulationoftheCalvin-Benson-BasshamCycle”，揭示了光合作用卡尔文循环（暗反应）中PRK的催化反应机制，并为卡尔文循环受光照/黑暗调控的机理提供了结构基础。

　　该项工作中，研究人员解析了PRK及其复合物的晶体结构，包括来源于蓝藻的PRK结合辅因子二磷酸腺苷（ADP）和葡萄糖-6-磷酸（G6P）的晶体结构，分别处于氧化态和还原态的拟南芥PRK的晶体结构，以及拟南芥PRK与GAPDH、CP12形成的GAPDH/CP12/PRK复合物的晶体结构。

基于结构信息，结合突变体测活与亲和力实验结果，确定了PRK的活性位点以及参与催化的关键结构域和氨基酸，解释了PRK受氧化还原调控的分子机理，展示了GAPDH/CP12/PRK复合物中各蛋白之间相互作用的具体细节，并揭示了CP12响应氧化还原信号调控PRK及GAPDH活性的作用机制。

这些研究结果为深入理解PRK的催化机理以及卡尔文循环的精细调控提供了重要结构信息。

　　中国科学院生物物理所李梅研究员为论文的通讯作者，博士生于爱玲和解媛博士为该项工作的共同第一作者。

该研究工作得到了科技部重点研发计划、中国科学院B类先导专项、中国科学院前沿科学重点研究项目、国家自然科学基金的共同资助。

数据收集和样品分析等工作得到了上海光源、生物物理所蛋白质科学研究平台等有关工作人员的支持和帮助。

　　图示.(A)SePRK-ADP-G6P结构；(B)AtPRKox和AtPRKred结构比对；(C)GAPDH/CP12/PRK复合物三维结构。

　　文章链接：http://www.plantcell.org/content/32/5/1556   （供稿：李梅研究组）     附件下载： 版权所有：中国科学院生物物理研究所京ICP备05002792号京公网安备11010502045585号 地址：北京市朝阳区大屯路15号邮编：100101电话：010-64889872电子邮件：[email protected]