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溫室效應有救了! 中山大學研究助緩解全球暖化

發佈日期: 2019-04-03
氣候暖化是近年來全球面臨的最大危機之一,科學家除警告冬天可能消失,更直指減碳為當務之急。國立中山大學海洋生物科技暨資源學系助理教授張欣暘研究團隊,與中央研究院分子生物學研究所研究員蕭傳鐙團隊合作,創全球先例,首度破解尾端膜蛋白是如何準確地被送到葉綠體外膜之謎,讓綠藻的光合作用執行更有效率。由於綠藻捕捉大氣中二氧化碳的能力是樹的20倍,此項發現將有助於減緩與解決全球暖化問題。研究成果已發表於植物科學領域國際權威期刊《植物雜誌》(The Plant Journal)。

這項研發結合海洋生物科技與結構生物學,研究團隊自2015年投入至今,費時三年多完成。團隊在克服種種困難後,終於取得綠藻中,負責保護和運送尾端膜蛋白到特定胞器的載體─ArsA1的3D立體結構,了解其如何辨認、保護及運送的分子機制。「這種全新的辨認和運送系統,就像是郵差送信!」中山大學海資系助理教授張欣暘解釋,若把載體ArsA1比喻為「郵差」,它除了能正確辨認地址及郵遞區號,還會用掛號的方式確保「信件」(尾端膜蛋白)安全送達。

「綠藻系統利用這種『特殊的結構』和『辨認方向性』的特有機制以避免錯誤發生。」研究團隊表示,當葉綠體的尾端膜蛋白被轉譯合成後,最終會被ArsA1本身專屬的『特殊結構』所辨認,保護且運送到葉綠體。這種特殊結構長相類似環扣的形狀,有特殊方向專一性,且能夠精準認識葉綠體的尾端膜蛋白;其它胞器尾端膜蛋白,則不會被此特殊結構所認識。張欣暘也指出,過去這種特殊載體的3D立體結構,只在較低等的酵母菌中被發現過;本研究為全球首次發現,高等生物中藻類也存有此機制,為緩解溫室效應帶來新契機。

目前若要消耗1公斤的二氧化碳,需種植1.5至2公斤的綠藻。研究團隊強調,藉由了解葉綠體尾端膜蛋白的分子運送機制,有助於提升綠藻光合作用的效率,進而增加其固碳作用,大量消耗大氣中的二氧化碳,減緩溫室效應,讓地球暖化現象得以趨緩。

本研究團隊成員還包括中山大學海洋生物科技博士學位學程博士生陳計志,及中央研究院分子生物研究所博士生林台文。

期刊文章網址
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/tpj.14316
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