植物光合作用是在叶绿体里进行的，叶绿体类囊体膜上主要分布着四大蛋白复合体，分别是光系统II，细胞色素b6f复合体，光系统I（PSI）和ATP合酶。光合作用中光能的吸收、电子传递和能量转化过程主要是由这四大复合体完成。其中，PSI被认为是自然界中最大最复杂的生物大分子组装体之一，它由众多的亚基、辅因子和色素分子组成。但是，我们对PSI的生物发生过程，也就是其亚基、辅因子和色素分子是如何组装成有功能的复合体的认识仍然很不清楚。揭示PSI生物发生的分子机理对于理解光合作用光能转化机制和人工模拟具有重要的意义。JIPB近日在线发表了山东农业大学卢从明课题组题为“Pentatricopeptide repeat protein PHOTOSYSTEM I BIOGENESIS FACTOR2 is required for splicing of ycf3”的研究论文。该研究发现拟南芥PBF2蛋白通过特异的参与叶绿体编码基因ycf3内含子的剪接过程进而影响PSI复合体的生物发生。
卢从明课题组通过波谱学手段筛选并获得了一个影响PSI生物发生的突变体pbf2（Arabidopsis thaliana photosystem I biogenesis factor 2）。pbf2突变体表现出一个白化致死的表型，其PSI复合体和PSI活性完全缺失。PBF2编码一个P亚家族的PPR蛋白，由9个PPR基序组成，定位于叶绿体类核区，表明PBF2可能参与叶绿体基因的表达调控。进一步研究发现，PBF2通过参与ycf3内含子1的剪接而特异的调节ycf3的表达。生物信息学和生化实验证明PBF2能够与ycf3内含子1的一段序列结合。研究还发现PBF2与两个已知的剪接复合体关键因子CAF1和CAF2相互作用并促进了二者与ycf3 内含子 1的结合。由于Ycf3是一个参与PSI复合物组装的关键因子，该研究工作揭示了PBF2与CAF1和CAF2协作调节ycf3 内含子1剪接的机制以及叶绿体基因表达与PSI生物发生的关系。卢从明课题组近年来在PSI生物发生机制研究中取得了一系列进展，发现了一些参与PSI生物发生的关键调节因子（Wang et al., Mol Plant, 2017；Yang et al., Plant J, 2017；Yang et al., Biochim Biophys Acta, 2015；Liu et al., Plant Cell, 2012）。这篇论文揭示了叶绿体基因表达与PSI生物发生之间的密切联系。中国科学院植物研究所博士生王雪梅和杨志攀博士为该论文的第一作者，山东农业大学卢从明教授为通讯作者。另外，山东农业大学的张毅副教授和张爱红副教授以及中国科学院植物研究所博士生周稳也参与了该项研究工作。该研究得到了国家自然科学基金和中国科学院前沿科学重点研究项目的资助。
原文地址：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/jipb.12936
