近日，华中农业大学教授端木德强课题组揭示了模式生物莱茵衣藻中胆色素分子通过GUN4蛋白调控叶绿素合成的分子机制，拓宽了对叶绿素合成调控的理解，并为探究叶绿体重要信号分子胆色素的更多生物学功能提供了新见解。相关成果在线发表于美国《国家科学院院刊》。
叶绿素的生物合成受多方面的调控，其中，植物生长调节剂ALA合成和镁离子螯合酶(MgCh)是调控叶绿素合成的两个重要节点。MgCh是多亚基复合物，负责叶绿素合成分支第一步反应。GUN4是一种在放氧型光合生物中普遍存在的蛋白，能与MgCh催化亚基CHLH互作并结合其底物和产物，作为MgCh的辅因子激活其活性并参与叶绿素合成调控。
该研究团队首先通过光谱分析和蛋白—小分子互作检测等多种生化手段，发现衣藻GUN4能与胆色素非共价结合，形成不具有光活化特性及荧光特性的复合物。
体外MgCh活性检测实验表明，在GUN4存在的情况下，胆色素能够显著增加MgCh活性20倍以上。免疫印迹实验显示，GUN4或胆色素的缺乏均会导致衣藻细胞内MgCh催化亚基CHLH1的积累大幅度减少。突变体表型分析表明，GUN4和胆色素的同时缺乏会严重影响衣藻细胞光养生长缺陷表型，使细胞呈现黄棕色。化学互补实验则进一步证实，GUN4和胆色素在CHLH1蛋白和叶绿素的积累中都发挥了重要作用。
该研究首次揭示了血红素分支产物胆色素与叶绿素分支第一步反应的调控蛋白GUN4互作、促进镁螯合酶MgCh活性及维持MgCh催化亚基CHLH1的稳定性，提出了一种小分子—蛋白互作在转录后水平调节叶绿素合成的新型调控机制，进而提出该调控途径在内共生起源的蓝细菌、真核藻类及高等植物等光合生物中可能普遍存在。
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