由 Helmholtz Zentrum München 领导的一项国际研究揭示了一种可构建和维持光合膜的膜重塑蛋白的结构。这些基本见解为生物工程努力奠定了基础，以加强植物抵御环境压力，帮助维持人类食物供应和应对气候变化。
植物、藻类和蓝藻进行光合作用，利用阳光的能量产生氧气和生化能，为地球上的大多数生命提供动力。它们还从大气中吸收二氧化碳 (CO2)，抵消这种温室气体的积累。然而，气候变化使光合生物面临越来越大的环境压力，这抑制了它们的生长，从长远来看，还会危及人类的食物供应。
光合作用的重要第一步是在类囊体膜内进行的，类囊体膜含有收集阳光的蛋白质复合物。几十年来，人们已经知道蛋白质 VIPP1(质体中的囊泡诱导蛋白)对于几乎所有光合生物(从陆地上的植物到海洋中的藻类和蓝藻)中类囊体膜的形成至关重要。然而，VIPP1 如何执行这一基本功能仍然是个谜。在最新一期的《细胞》杂志上，由慕尼黑亥姆霍兹中心亥姆霍兹先锋校区的 Ben Engel 领导的国际研究人员联盟进行的一项新研究揭示了 VIPP1 的结构和机制以及分子细节。
构建和保护光合膜
研究人员使用冷冻电子显微镜生成了 VIPP1 的第一个高分辨率结构。将这种结构分析与功能分析相结合，揭示了 VIPP1 如何组装成形成类囊体膜的交织膜涂层。该研究小组还使用冷冻电子断层扫描的尖端方法对藻类细胞原生环境中的 VIPP1 涂层进行成像。通过使用结构信息对 VIPP1 进行特定突变，研究人员观察到 VIPP1 与类囊体膜的相互作用对于在高光应力下保持这些膜的结构完整性至关重要。“我们的研究表明 VIPP1 如何在类囊体生物发生和类囊体对环境变化的适应中发挥核心作用，”
这项研究为类囊体生物发生和维持的机制理解奠定了基础。它还为更能抵抗极端环境条件的工程植物提供了新的机会。“深入了解控制类囊体重塑的分子机制是开发作物的重要一步，这些作物不仅生长速度更快、产量更高、对环境压力具有抵抗力，而且还能吸收更多的大气 CO2以应对气候变化，”研究负责人 Ben Engel 说。
国际团队研究
这项跨学科研究汇集了来自凯泽斯劳滕理工大学 (Michael Schroda)、菲利普斯-马尔堡大学 (Jan Schuller)、路德维希-马克西米利安-慕尼黑大学 (Jörg Nickelsen)、日本冈山大学 (Wataru Sakamoto)、加拿大大学 (Mike Strauss)、波鸿鲁尔大学 (Till Rudack)、马克斯普朗克生物化学研究所 (Wolfgang Baumeister 和 Jürgen Plitzko) 和 Helmholtz Zentrum München。“我们的研究使用各种技术涵盖了许多新领域。这要归功于我们国际联盟研究人员的巨大集体努力，”本恩格尔说。
