LMU的生物学家已经证明，“监督”和“激励”蛋白质需要使第三个因子在光合作用中发挥作用。

植物、藻类和蓝藻细菌通过光合作用合成糖只需要三种成分——二氧化碳、水和阳光。然而，操作远比这张简单的配料表要复杂得多。LMU生物系I教授Dr. Dario Leister和研究小组正在分析光合作用的复杂调控。他们的最新发现揭示了三种蛋白质的作用，它们分别被命名为pGRL1、pGRL2和pGR5，它们参与了光合作用装置的两个子系统之一的控制。pGRL2本身是在这项新研究中首次被发现的。

光合作用包括几个协调的反应序列。在第一步，太阳发出的电磁辐射的特定部分被膜结合的色素-蛋白质复合物吸收，它们被组织成两个“光系统”，称为pSI和pSII。光系统以两种基本模式运作——线性模式和循环模式。在前者中，pSII和pSI是串联的。光能使电子与水分子分离，产生氢离子(质子)和氧分子。质子被泵到膜的另一边，而电子则依次从一个复合体转移到另一个复合体，在这个过程中获得能量。最终，这种能量以ATp的形式存储，ATp驱动着细胞中的大部分生化交易。通过pSI的线性电子流(LEF)也提供了二氧化碳转化为糖所需的“还原当量”。光合作用的第二种模式只涉及光系统i。在这里，被太阳辐射激发的电子被其他蛋白质转移，这样它们就遵循了一个循环的路线。值得注意的是，通过pSI的循环电子流(CEF)只产生ATp。“植物需要两个子系统，”莱斯特指出。当植物受到胁迫，需要更多ATp时，循环途径尤为重要。的确，如果没有这种机制，植物就无法在自然条件下生存。

一个员工，一个激励者，一个主管

循环途径是如何调控的?大约20年前，日本研究人员开始描述拟南芥(thale cress)的一系列突变体，这是植物遗传学家常用的一种模型系统。在其中一种菌株中，他们称之为pGR5的基因发生了突变。pGR为质子梯度，是光合作用过程中质子跨膜转移所产生的质子浓度梯度。在突变体中，梯度的形成受到了干扰。Leister说:“让我们惊讶的是，pGR5蛋白没有任何人们期望在一个典型的电子转运体中找到的序列。”这很快就产生了这样一种观点，即质子梯度的维持必定也涉及其他因素。

2008年，莱斯特所做的实验证实了这一猜想。他发现了第二种蛋白质，他称之为“pgr5-like 1”(pGRL1)。拟南芥有两个不同的基因为这个因子编码，这就解释了为什么在最初的突变体筛选中没有发现pGR5基因。“当时，我们认为我们现在已经掌握了真正重要的蛋白质，”他回忆道。pGRL1或pGR5的失活减少了光系统周围的循环电子流。此外，pGRL1的丢失会使pGR5失稳，反之亦然。所以pGRL1似乎是光合作用循环模式的核心组成部分。此外，这一概念还得到了一个事实的支持，即它包含了人们期望在电子传递体中找到的结构元素。

但后来发现循环电子流的调节要比这复杂得多。Leister和他的同事们继续鉴定pGRL2是第三种涉及的蛋白质——它的发现使问题变得非常复杂。研究小组发现，当pGRL2被去除后，光合作用没有受到影响。相反，即使在pGRL1存在的情况下，pGRL2的过量产生也会使pGR5不稳定。当pGRL1和pGRL2同时失活时，最大的惊喜来了:pGR5重新出现，并能够独立恢复循环电子传递。有趣的是，这些植物比那些缺少pGR5(和循环电子传递)的植物生长得更慢。莱斯特对这些发现给出了有指导意义的解释。“pGR5实际上在做这项工作，pGRL1是pGR5的激励者，而pGRL2是pGR5的主管。在缺乏刺激因子的情况下，pGR5是不活跃的。在主管不在的情况下，它运转得相当好。但是当激励者和监督者同时缺失时，pGR5就会变得极度活跃，最终产生破坏性。

Leister的团队现在计划用蓝藻作为模型系统来阐明这些行为背后的生化机制，蓝藻在基因上比拟南芥简单得多。

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