研究揭示淬灭抑制蛋白SOQ1调节qH的作用机制

光合作用中光能的吸收必不可少，而过量吸收的光能会对植物造成损伤。为了适应自然环境中光强不断变化的情况，植物进化出多种光保护机制，以耗散吸收的多余光能，称非光化学淬灭（NPQ）。2013年，科学家在拟南芥中发现了一种新的组成型弛豫较慢的NPQ机制，命名为qH，在类囊体腔侧的质体脂质运载蛋白（LCNP）是qH发生所必需的，而位于类囊体膜上的淬灭抑制蛋白1（SOQ1）通过直接或间接修饰LCNP来负调控qH的形成。

SOQ1是包含1055个氨基酸的膜蛋白，有研究发现其位于类囊体腔侧的Trx-like结构域和NHL结构域具有qH抑制功能，而位于类囊体基质侧的HAD结构域与qH无关。SOQ1是新发现的蛋白，且在一个新的NPQ机制中发挥作用，备受植物学界关注，解析SOQ1结构可帮助科学家进一步了解其负调控qH的作用机制。

Nature Plants发表了中国科学院生物物理研究所研究员李梅课题组与瑞典于默奥大学副教授Alizee Malnoe课题组合作完成的题为Structure of Arabidopsis SOQ1 lumenal region unveils C-terminal domain essential for negative regulation of photoprotective qH的研究论文。

该研究对拟南芥来源的SOQ1开展了结构与功能研究，解析了SOQ1腔侧结构域（SOQ1-LD）不同截短体和突变体的四个晶体结构及SOQ1-LD低分辨率的电镜结构。研究发现，除了此前研究发现的3个结构域外，SOQ1的C端159个氨基酸形成一个独立的结构域CTD，并在qH的抑制中发挥重要作用。结合结构分析比较及相关的功能实验和体内数据，研究提出了SOQ1负调控LCNP发挥作用的模型（如图），从结构的角度对SOQ1抑制LCNP的机理进行探讨，为剖析 NPQ（qH）的调控机制奠定了坚实的结构基础。

研究工作得到国家重点研发计划、中科院战略性先导科技专项（B类）、国家自然科学基金和中科院青年创新促进会等的支持。数据收集和样品分析等工作得到生物物理所生物成像中心、生物物理所蛋白质科学研究平台、上海同步辐射光源等的协助。其中，电镜样品的制备使用了孙飞课题组研发的冷冻电镜支持膜HFBI-film，在一定程度上解决了取向优势的问题。