《葉綠體分裂裝置中蛋白質複合物的結構與功能研究》是依託北京化工大學，由馮越擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：葉綠體分裂裝置中蛋白質複合物的結構與功能研究
- 依託單位：北京化工大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：馮越
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
質體是植物細胞中的重要細胞器，承擔著影響植物生長和繁殖的重要生理功能。質體通過分裂的方式進行增殖，質體分裂對細胞回響發育信號及環境變化具有重要影響。作為質體的典型代表，葉綠體分裂由在分裂位點上組裝起來的一個龐大的分裂裝置完成，該裝置同時包圍葉綠體雙層膜的內側和外側，有若干蛋白質以複合物的形式調控該裝置的運行。目前關於葉綠體分裂裝置的定位、組裝和工作機制還有很多不清楚以及存在爭議的內容，這些都需要蛋白質結構信息對其分子機製作出分析和解釋。本項目圍繞葉綠體分裂裝置如何定位和組裝這一核心問題，擬對該過程中關鍵蛋白質複合物的結構與功能進行研究，通過解析其結構並結合體內和體外實驗，闡明葉綠體分裂裝置的定位、膜錨定以及在膜間隙中的信息傳遞等過程的分子機制。這些研究將在蛋白質結構水平上幫助我們理解葉綠體分裂裝置，奠定葉綠體分裂過程的分子基礎。
結題摘要
葉綠體通過二分法進行分裂，位於葉綠體基質側內包膜（IEM）上的FtsZ環與位於葉綠體細胞溶質側外包膜（OEM）上ARC5環同時收縮擠壓最終共同完成這一分裂過程。而位於IEM上的ARC6蛋白與位於OEM上的PDV2蛋白在內外包膜間隙 (IMS) 間的相互作用實現了FtsZ環與ARC5環之間的連線與協作。遺憾的是，ARC6與PDV2之間協同作用的機理至今不甚清晰。在本項目中，我們通過將ARC6與PDV2兩個蛋白相融合的方式，成功解析IMS區域內ARC6-PDV2複合物的晶體結構。從結構上我們發現，PDV2的C末端巧妙地嵌入了ARC6所形成的口袋型區域，就像鎖鑰結合一般，與此同時，我們進一步發現PDV2的結合誘導ARC6二聚體的形成。pdv2突變體植株削弱了PDV2誘導ARC6形成二聚體而導致植物細胞內ARC6環出現形態學異常，並進一步給葉綠體分裂帶來負面影響。綜合前述 ，我們的研究揭示了PDV2引起的ARC6二聚在葉綠體分裂過程中有著至關重要的作用，同時提出了一種內外協同作用下的質體分裂機制。該文章發表在植物學頂級期刊《Nature Plants》上。
