植物酵素作用随在细胞内的位置改变

长久以来科学家认为个别的酵素具有取决于分子形状之特定、单一的任务。根据上述，酵素仅能藉由累积多次改变形状的突变演化，来产生新作用，该演化可能花上数千代。目前，美能源部所属布鲁克海文实验室(the U.S. Department of Engergy`s *haven National Laboratory)的科学家，业已发现另一种能实时改变若干植物酵素作用的因素：就是酵素于细胞内的位置。视最终到达的处所而定，这些酵素会引起些微不同的生成物。 2004年7月13日版「美国国家科学院院刊(the Proceedings of the National Academy of Sciences)」中，一篇陈述该酵素作用取决于位置的首例论文撰文人，布鲁克海文实验室的生化学家John Shanklin表示，看来不动产中`地理位置`是极为重要的惯常通则，就某些酵素而言同样适合。 Shanklin宣称，诸如实质上可能扩大代谢产物多元性的多重作用酵素能有益于细胞，从而提升该生物适应环境变迁的能力。这些酵素也可能提供科学家们量身订制迎合特定需求之植物产物的新方法，诸如栽培产生不同、或许更有益健康之油类的庄稼植物。 Shanklin及其研究伙伴Ingo Heilmann进行研究过一种于Arabidopsis中，被称为去饱和酶(desaturases)的特殊类型酵素。就植物科学家而言，Arabidopsis是果蝇的等同物。去饱和酶从脂肪酸链移走氢原子以产生碳-碳的双价键(bond)，而使脂肪去饱和。尽管使用酵母细胞来断定几种新近所发现之Arabidopsis去饱和酶的作用，Heilmann及Shanklin察觉到这些酵素之一，显然在酵母菌中以有别于植物中的方式起作用：该酵素沿着脂肪酸碳链，于不同处所嵌入双价键。 科学家们知道，于植物中，该酵素被标记上一种将其引导到植物细胞之叶绿体(chloroplasts)中的`地址标志`。叶绿体是植物细胞内行光合作用处的绿色细胞器(organelles)。当Heilmann移除该地址标志时，此植物酵素不再前往进入叶绿体中，却反而进入内质网(endoplasmic reticulum ：细胞内的一种膜状组织)中。在上述位置，该酵素以相同于在酵母菌中的方式将脂肪酸去饱和。相反地，当这些科学家将叶绿体地址标志添加到几种通常于内质网中起作用的去饱和酶时，这些酵素反而移动进入叶绿体中，且如同通常在此所发现的去饱和酶一样起作用。 Shanklin宣称，因此不用等待多次突变来累积产生新作用，只要一次单纯位置标志的添加或剔除，便能实时地改变酵素的生成物。不过这些科学家依然不了解该位置上的改变如何招致酵素作用上的变化。 他们怀疑，类脂油脂基(lipid head groups：一种联结脂肪酸且在叶绿体及内质网中以不同形式出现的骨架)可能扮演角色。藉由将负责建构叶绿体类脂油脂基的基因添加到酵母细胞中，这些科学家能产生于其中去饱和酶，正如同于在叶绿体中起作用的酵母细胞。这证实，在作用上取决于位置改变的关键是类脂油脂基。 目前，布鲁克海文实验室连同加州大学河边(Riverside)分校之共同研究员Thomas Girke等的科学家，正从事了解该种酵素转移作用现象可能有多广泛的研究。利用计算机算法，他们已就地址标志上的变化，分析了整个Arabidopsis的基因组。约6千个Arabidopsis基因群中，他们已确认了239个产生被送往细胞内不同位置之酵素的基因群。是否这些变异体具有不同作用仍有待了解。Shanklin表示，这是需进一步探究的新领域。 这些科学家也将探索，从已知的酵素中移除或添加上地址标志，以了解是否能改变它们的位置及作用。Shanklin宣称，他们已利用无地址标志的叶绿体去饱和酶，于Arabidopsis中产生较不饱和、更有益健康的植物油。他表示，这是种有朝一日可能有助于产生更有益健康之庄稼作物的方法。 来源：莆田市科技局信息网科普知识 .cn/list.asp?id=387.