植物細胞葉綠體存在基因開關

        在植物細胞中，基因不僅可以在細胞核和線粒體上識別，及在蛋白質上找到，還可以在光合作用產生的葉綠體上顯示出DNA（脫氧核糖核酸）特征和構成蛋白質的核糖體信使RNA（核糖核酸）。德國馬克斯普朗克分子植物學研究所的科學家在煙草葉綠體中發現了對蛋白質的構成起調控作用的基因開關，借助所謂的核糖開關，可以開啟或關閉煙草植物中的葉綠體基因。未來利用這種核糖開關，可以提高轉基因作物的生物安全性。



　　要構成一種有特定基因的蛋白質，首先必須使DNA轉錄成所謂的信使RNA，這些RNA分子起引導作用，由其引導來搭建細胞的蛋白質工廠。幾年前，科學家已經在細菌細胞段中發現了一些信使RNAs，可以與代謝物連接，通過改變RNA分子的空間結構，就可以開啟或關閉蛋白質生產。核糖開關對于細菌來說是一個快速和有效的控制蛋白質合成的方法，但在植物細胞的葉綠體內，之前還沒有發現自然存在的核糖開關。



　　位于德國波茨坦的馬普分子植物學研究所的科學家改變了核糖開關，將其引入到葉綠體基因組中，用于控制單個葉綠體蛋白質的構成。研究人員將一個基因引入到一種茶樹葉綠體的DNA中，將茶樹作物的成分*作為“開關”，它能附著到信使RNA核糖開關上，然后確保葉綠體和核糖體組合物上的RNA能夠被識別。研究人員拉爾夫·波克表示，利用*核糖開關，未來不僅可以針對性地研究葉綠體的功能，而且使核糖開關在生物技術領域發揮重要作用。由于葉綠體非常適合生產功能材料，例如每一個煙草細胞含有多達100個葉綠體，葉綠體基因可以比細胞核DNA形成更多的蛋白質。馬普研究所的科學家已將這項發現應用到轉基因煙草上，使開發出的轉基因煙草的葉片上含有較多的抗生素。



　　轉基因的葉綠體可使蛋白質的產量更大，在許多情況下，如果植物細胞持續繁殖，受新陳代謝和光合作用的影響，植物的生長會變形或變慢，核糖開關可以防止這一點。因為在其作用下，相應的基因開關可以只有在植物生長和收獲時打開。