四吡咯代谢途径广泛存在于动物、植物和微生物中，如人体内的血红素以及植物的叶绿素都经该途径合成，对包括呼吸作用和光合作用在内的生命活动具有不可缺少的作用。核糖核酸（RNA）编辑是真核生物的一种重要调控方式，可在基因序列不变的情况下产生蛋白质的多样性。之前，人们尚不清楚四吡咯代谢途径与RNA编辑两个迥然不同的过程之间存在的联系。
林荣呈研究组与植物所及德国柏林洪堡大学科研人员合作，以模式植物拟南芥为研究对象，对四吡咯代谢途径中的原卟啉原氧化酶（PPO1）进行了深入研究。研究发现，编码PPO1的基因缺失使叶绿素含量明显降低，并且叶绿体内18个RNA编辑位点（已知共有34个位点）的编辑效率产生了不同程度的下降，从而导致参与光合作用循环电子传递的NDH复合物缺失及其功能丧失。科研人员通过分子生物学、生物化学和遗传学等手段进一步研究发现，PPO1能够通过其中22个氨基酸与叶绿体定位的MORF家族蛋白相互结合，起到稳定MORF蛋白的作用。而MORF蛋白又与能识别RNA编辑位点的特定PPR蛋白形成复合体，该复合体可以结合到需要编辑的RNA位点上，最终实现RNA编辑，意味着RNA编辑需要多种不同性质的蛋白协同来发挥作用。
研究首次发现四吡咯生物合成途径中的酶参与RNA编辑，不仅拓展了人们对四吡咯合成酶功能多样性的认识，而且揭示了RNA编辑机制的复杂性。研究同时暗示四吡咯合成酶在进化过程中既有保守的催化功能，又可衍生出其它的生物学功能。
1月13日，研究结果在《美国国家科学院院报》（PNAS）以“Tetrapyrrole biosynthetic enzyme protoporphyrinogen IX oxidase 1 is required for plastid RNA editing”为题在线发表。博士研究生张帆为该论文的第一作者，林荣呈为通讯作者。
研究工作得到国家自然科学基金委等项目资助。
（中科院光生物学重点实验室供稿）
图：PPO1与MORF蛋白互作对叶绿体RNA进行编辑。（A）拟南芥ppo1突变体表现型；（B）ppo1突变使NDH复合物亚基缺失；（C）PPO1与MORF蛋白相互作用；（D）PPO1不同突变对RNA编辑的影响。
相关链接：http://www.pnas.org/content/early/2014/01/09/1316183111.full.pdf+html
