编辑丨王多鱼
排版丨水成文
光合作用是最重要的化学反应之一，为地球上几乎所有生物提供了物质和能量的来源。光合作用维持着大气中氧气和二氧化碳的相对稳定，是地球生物赖以生存的关键。叶绿体是绿色植物和藻类等真核自养生物的细胞中进行光合作用的细胞器。针对叶绿体的研究对植物、农业、生态等多领域有着重要的影响。
根据内共生学说，叶绿体起源于十亿年前的一次吞噬事件——1个蓝细菌被原始真核细胞内吞，逐渐演化成为胞内的一个具有双层膜结构的细胞器。在叶绿体演化的过程中，其自身的遗传物质逐渐转移到细胞核中，自身保留仅编码多个蛋白的基因组。多达-种叶绿体蛋白由细胞核基因编码，并在细胞质中翻译成为带有转运信号肽的前体蛋白，最终转运至叶绿体内发挥功能。那么前体蛋白如何被识别并跨过叶绿体双层膜进入叶绿体？
研究人员经过近四十年的探索，认识到这个关键的过程是由叶绿体外膜转运子TOC与叶绿体内膜转运子TIC共同完成的。TOC和TIC对于叶绿体功能和稳态发挥着至关重要的作用，但是人们对其的了解还非常有限，仍有很多关键的科学问题没有解决。比如，TIC到底是由哪些组分组成，这个核心问题在领域内争论了几十年。而TOC和TIC又是如何形成超级复合物来行使功能的也不清楚。
为了回答上述问题，西湖大学闫浈课题组尝试利用生物化学和结构生物学的方法来揭示TOC-TIC复合物的组成、组装和转运机制。通过对前人研究成果的分析归纳，闫浈课题组选择了克莱因衣藻的TOC-TIC超级复合物为研究对象，在两个已被确认并在不同物种中高度保守的TOC（Toc34）和TIC（Tic20）组分上分别加亲和标签进行纯化。生化和质谱结果表明经过两种不同策略所纯化出的TOC-TIC超级复合物组分基本一致，并且经体外实验验证都具有结合底物前体蛋白的能力。课题组进一步解析了两种蛋白样品的单颗粒冷冻电镜高分辨率结构，结果也高度一致。以上实验证据共同确定了叶绿体蛋白转运超级复合物的组分，为平息领域内的争论提供了直接有力的证据。
该研究以：StructureofaTOC-TICsuper