绿藻中细菌酶的进化

2019-12-30 354藻类

德国波鸿鲁尔大学的研究人员和德国鲁尔的马普研究所的同事们在绿藻进化过程中发现了绿藻中细菌酶的进化。他们分析了一种古老藻类的产氢酶。它的性质与近代藻类中类似的酶完全不同。由来自波鸿光电生物技术研究小组的Vera Engelbrecht教授和Thomas Happe教授领导的研究小组,将他们的研究结果发表在《生物化学与生物物理学学报》(Biochimica et Biophysica Acta)杂志上。

绿藻中细菌酶的进化:对接光合作用

产氢酶,即所谓的氢化酶,最初出现在许多细菌中。绿藻也含有这种酶,利用它们产生光驱动的氢。“海藻中这种酶的起源一直是个谜,”Vera Engelbrecht说。“我们现在分析了先前缺失的氢化酶进化史上的一个环节。”

在进化过程中相对年轻的藻类含有特殊的氢化酶,这些氢化酶与原始的细菌变种有显著的不同。它们更小,有一个特定的表面,用于与细胞的光合作用机制对接。为此,它们与铁氧还蛋白结合,铁氧还蛋白是一种介导电子转移的分子。因此,他们能够利用光能生产氢。

与幼藻不同

从系统发育的角度看,这种古老的小球藻同样具有光驱动产生氢的能力。来自波鸿鲁尔大学和马普研究所的研究人员分离并表征了小球藻氢化酶。与年轻藻类不同的是,它与原始细菌酶有许多共同的特征,并且不能与电子载体铁氧还蛋白结合。

“研究绿藻中细菌酶的进化,我们发现结果令人惊讶,”Thomas Happe解释道。“小球藻似乎仍然有一个原始的代谢途径,在系统发育较年轻的藻类中已经完全改变了。”为什么最近的藻类已经发展出一种专门的氢化酶,以便通过铁氧还蛋白进行光合作用,这个问题仍然没有答案。“我们目前正试图确定小球藻氢化酶的精确代谢联系,并检测生物体中尚不清楚的光合蛋白复合物,”Happe说。

引用

Ruhr-University Bochum. "Evolution of a bacterial enzyme in green algae." ScienceDaily. ScienceDaily, 12 July 2017.
www.sciencedaily.com/releases/2017/07/170712110521.htm.

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