近日，生命科學學院盧從明教授團隊與中國科學院植物研究所于龍江團隊，在國際權威學術期刊《自然?通訊》（Nature Communication）上發表題為“Architecture of the spinach plastid-encoded RNA polymerase”的研究論文。該研究解析了菠菜葉綠體RNA聚合酶PEP的冷凍電鏡結構，揭示了葉綠體基因轉錄機器的亞基組成、特殊功能和功能適應性演化，為進一步探索PEP不同轉錄階段的機制、理解葉綠體的基因表達調控方式奠定了堅實的基礎。

葉綠體起源于藍細菌的內共生事件，在長期的進化過程中，葉綠體形成了自身的一套精簡的基因組（約含100 個左右的編碼基因）。葉綠體細菌類型的多亞基RNA聚合酶 (Plastid-encoded RNA polymerase, PEP) 是葉綠體基因主要的轉錄機器，轉錄大約80%的葉綠體基因。PEP的組成非常復雜，僅PEP的組份鑒定發現就經歷了32年，包括了由葉綠體基因組編碼的細菌起源的PEP核心（PEP core），和十多個細胞核編碼的真核起源的PEP相關蛋白（PEP associate proteins，PAPs）。但是，真核起源的PAPs如何與細菌起源的PEP core進行復合物組裝、以及如此多的PAP亞基如何調控PEP的轉錄活性，是科學家們一直探索的難點、熱點問題。

菠菜PEP的整體結構及轉錄延伸機理模式圖

（灰色代表PEP核心，彩色代表核心外圍的不同PAP亞基）

在基礎研究層面，本研究為進一步探索葉綠體基因轉錄機器的工作模式、理解葉綠體的基因表達調控方式、以及改造葉綠體基因表達調控網絡打下了基礎。在合成生物學應用層面，本研究為植物葉綠體生物反應器的效率提升提供了著手點。

該工作得到國家重點研發項目、中國科學院戰略性先導科技專項以及黃河三角洲農業高新技術產業示范區科技專項的資助。

原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-54266-2。

編      輯：萬    千 

審      核：賈    波