根据在eLife上发表的一项研究，科学家们已经确定了植物细胞中一种必需酶在光合作用中的位置。

这项发现推翻了传统的思考，即酶在植物细胞中的位置，并暗示了在适应黑暗和光照条件时可能在调节能量过程中的作用。

光合作用过程中，植物通过“电子传输”将碳转化为能量储存，其中包含一种叫做铁氧化还原蛋白的酶：NADp（H） 氧化还原酶，或称FNR。

植物可以在两种电子传输方式之间快速切换——线性电子流（LEF）和循环电子流（CEF），从而响应环境条件。FNR在叶绿体膜结构间的传递被认为是两种方式切换的开关。

“目前的教理指出，FNR在叶绿体的可溶性细胞内发挥作用，但有证据表明，当FNR附着在一个内膜上时，其活性会增加，”英国伦敦玛丽女王大学生物和化学科学学院博士生Manuela Kramer解释道。“我们需要准确地了解FNR位于叶绿体中的位置，以及它与其他蛋白质的相互作用，以及它如何影响其活性，以了解FNR在电子传输过程之间的转换作用。”

研究人员用免疫金染色法，对18个拟南芥植株300多个叶绿体进行FNR定位。叶绿体（类囊体）的膜内系统FNR染色密度是可溶性间质（基质）的5倍，而在这种情况下，FNR的染色密度没有升高到背景水平以上。膜上的标记率显著高于此，证明叶绿体中含有少量可溶性FNR，并首次证实了该酶的位置。

为了更深入地了解FNR的位置，研究小组制备了一种该酶与不同蛋白质（称为“系链蛋白”）特异结合的植物。在FNR含量降低的拟南芥植株中，它们取代了玉米中三种不同版本的FNR，它们分别具有不同的结合能力，与系链蛋白TROL和Tic62结合。他们发现，利用与Tic62系链蛋白紧密结合的玉米FNR型进行补救，可使类囊体的特定、层状膜区金FNR标记密度高得多。这表明，FNR在植物细胞叶绿体中的分布依赖于与系链蛋白的结合。

最后，研究小组通过比较植物适应黑暗时的电子流速和适应光后的电子流，测试了FNR位置如何影响电子传输。在正常的暗适应植物中，短时间暴露于光导致转换到较高的CEF活性。然而，在缺乏FNR和系链蛋白之间强烈相互作用的植物中，这一点并不存在，这表明这些植物缺乏打开CEF的能力。光驯化后，野生型和突变体植物CEF活性均相似，CEF活性降低，提示FNR的影响与酶与系链蛋白相互作用的光依赖性变化有关。

“我们的结果显示，FNR与不同蛋白质的相互作用与一种替代光合电子传输途径的活性之间存在联系，”通讯作者Guy Hanke总结道，他是伦敦玛丽女王大学生物化学科学学院植物细胞和分子生物学高级讲师。“这支持了FNR定位在植物从暗到光的过渡过程中调节光合电子流的作用。”

原文检索：Regulation of photosynthetic electron flow on dark to light transition by Ferredoxin:NADp(H) Oxidoreductase interactions. eLife