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青科沙龙第53期丨叶绿体蛋白转运体TOC-TIC超级复合物的结构解析

研究内容:

2022年11月21日,西湖大学闫浈课题组在际顶尖学术期刊 Cell 在线发表题为《Structure of a TOC-TIC supercomplex spanning two chloroplast envelope membranes》的研究论文,揭开了叶绿体蛋白转运体之谜,尝试利用生物化学和结构生物学的方法来揭示TOC-TIC复合物的组成、组装和转运机制

通过对前人研究成果的分析归纳,闫浈课题组选择了克莱因衣藻的TOC-TIC超级复合物为研究对象,在两个已被确认并在不同物种中高度保守的TOC(Toc34)和TIC(Tic20)组分上分别加亲和标签进行纯化。生化和质谱结果表明经过两种不同策略所纯化出的TOC-TIC超级复合物组分基本一致,并且经体外实验验证都具有结合底物前体蛋白的能力。课题组进一步解析了两种蛋白样品的单颗粒冷冻电镜高分辨率结构,结果也高度一致。以上实验证据共同确定了叶绿体蛋白转运超级复合物的组分,为平息领域内的争论提供了直接有力的证据

结构清晰地展示了两处去垢剂盘密度,揭示了叶绿体蛋白转运复合物TOC-TIC横跨叶绿体双层膜的基本特征。解析的TOC-TIC超级复合物一共包含14个组分,其中8个为之前已报道的组分,6个为功能未知的新组分。进一步结构分析表明,超级复合物包含了一条从TOC到TIC的亲水通道,可能是潜在的用于前体蛋白转运的路径。

课题组结合交联质谱实验初步验证了该结构模型。课题组还通过进化分析,推测了多个在高等植物中潜在的TOC-TIC蛋白组分,其中一个组分Tic12在近期被报道是拟南芥中TIC的新组分,这与结构研究高度吻合。因此,该工作不仅揭示了藻类植物TOC-TIC超级复合物结构,也为理解其他含叶绿体物种中的TOC-TIC复合物的组成和组装提供了重要线索,为后续深入理解其在物种间的进化奠定了重要基础


嘉宾简介:

金泽宇,西湖实验室助理研究员,开拓学者。2020年博士毕业于韩国延世大学,2021年-2023年于西湖大学课题组从事博士后研究工作,现以助理研究员身份就职于西湖实验室博士后开始至今主要以冷冻电镜为主的结构生物学方法研究植物或藻类等光合生物中前体蛋白通过叶绿体内外膜转运进入叶绿体的分子机制,在2022年将相关工作发表在Cell期刊。

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