光催化LPOR形成螺旋晶格，形成用于叶绿素合成的膜( Photocatalytic LPOR forms helical lattices that shape membranes for chlorophyll synthesis )

Henry C. Nguyen Arthur A. Melo Jerzy Kruk Adam Frost Michal Gabruk

叶绿素的生物合成对地球上的生命至关重要，由于其前体具有光毒性，因此受到严格的调控。在开花植物中，光依赖性的酶原叶绿素氧化还原酶(LPOR)捕获光子催化倒数第二个反应：原叶绿素（Pchlide）内的双键还原生成叶绿素（Chlide）2,3。在黑暗中，LPOR低聚以促进光子能量转移和催化4,5。然而,LPOR的完整三维结构、LPOR低聚物的高阶结构以及这些自组装态对催化的影响,包括LPOR如何定位Pchlide和辅因子NADPH,仍然是未知的。在这里，我们通过电子低温显微镜报道了LPOR组装体的原子结构。LPOR在缩窄的脂质双层管周围与底物聚合成螺旋丝。部分LPOR和Pchlide插入到外膜小叶中，将产物Chlide定位到膜上，作为叶绿素生物合成的最终反应部位。除了重要的光催化作用外，我们发现在黑暗中LPOR丝直接将膜形成具有前层体光谱性质的高曲率小管，其光触发的分解为类囊体组装提供脂质。此外，我们的催化位点结构挑战了先前提出的反应机理。总之，我们的结果揭示了植物中光合膜生物发生和叶绿素合成之间的一种新的和意想不到的协同作用，这种协同作用是由LPOR协调的。光依赖性原叶绿素氧化还原酶(LPOR)参与叶绿素的合成和插入类囊体膜。在这里，一个高分辨率的膜结合LPOR结构推进了对叶绿素合成和类囊体生物发生的机制理解。

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