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我校冯越研究组在《自然》子刊Nature Plants发表论文

3月1日,我校生命科学与技术学院、北京市生物加工过程重点实验室冯越研究组与北京林业大学高宏波研究组合作在《自然》子刊《Nature Plants》发表题为“Structural insights into the coordination of plastid division by the ARC6-PDV2 complex”的研究长文(Article)。该论文报道了植物叶绿体分裂装置中ARC6-PDV2复合体的三维晶体结构,揭示了植物叶绿体分裂的结构基础和分子机制。

一切生命活动所需的能量均来源于太阳能,而绿色植物通过光合作用将光能转变成化学能则主要依赖于叶绿体,一类由双层膜包裹的细胞器。叶绿体以二元分裂的方式进行增殖,其分裂对于维持子代细胞与亲代细胞的连续性、保证细胞叶绿体数量的动态平衡、优化光合作用能力等方面具有重要意义。研究表明,叶绿体的分裂由一个巨大的、在叶绿体中部组装起来的、贯穿内外膜的、主要由蛋白质构成的分子机器所介导(图1A)。

叶绿体分裂机器的核心成分包括内膜基质侧的FtsZ环以及外膜胞质侧的ARC5环(图1A)。这两个环状物主要由内膜蛋白ARC6和外膜蛋白PDV2的相互作用来连接和调控,但其连接和调控机制目前尚不清楚。在本研究中,冯越研究组首先通过蛋白质结构生物学的手段解析了ARC6-PDV2复合物位于叶绿体膜间隙部分的三维晶体结构(图1B)。从结构出发,该研究进一步证明了PDV2的N端通过自身形成二聚体,拉近两个ARC6分子,从而使得ARC6所结合的FtsZ分子相互靠近,进而起到稳定和凝聚FtsZ原丝(protofilament)的作用。该研究据此提出了PDV2介导叶绿体分裂装置组装的一个简化模型(图1C),为植物叶绿体分裂领域奠定了重要的结构基础。

该论文的通讯作者为我校生命学院冯越副教授和北京林业大学高宏波教授。生命学院罗施中教授参与部分研究工作。北京化工大学硕士研究生王文贺、于晓宇,北京林业大学研究生李劲宇和孙青青为本论文的共同第一作者,北京化工大学为第一完成单位。上海同步辐射光源BL17U1 (SSRF)为数据收集提供了及时有效的支持。本研究工作得到国家自然科学基金委、北京市自然基金委及北京化工大学中央高校基本科研业务费的大力资助。

 

附冯越简介:

冯越,1985年9月22日生于辽宁锦州,博士、副教授。2013年7月博士毕业于清华大学结构生物学中心,经高层次人才引进,进入北京化工大学生命科学与技术学院工作,主要以蛋白质结构生物学为手段,对多酶生物分子机器及重大疾病相关蛋白质的结构与功能进行研究。共发表SCI论文17篇,其中第一作者或通讯作者论文8篇,分别发表在Nature (第一作者)、Nature Plants (通讯作者)、PNAS (并列第一作者)、PLoS Pathog (并列第一作者)、Scientific Reports(通讯作者)等国际著名期刊上。作为项目负责人主持国家及省部级项目3项,其中国家自然科学基金青年项目(在研)和面上项目(在研)各一项,北京市自然科学基金项目一项(已结题,被学校推荐为北京市优秀青年人才)。授权发明专利1项。