一些光合作用生物(例如松苗和其他裸子植物)能够在黑暗中变绿,这与豌豆等被子植物幼苗变绿对光的严格要求形成对比。这种“黑暗艺术”背后的酶是在黑暗中发挥作用的“原叶绿素酸酯氧化还原酶”(DPOR),它催化原叶绿素酸酯(Pchlide)的C17-C18双键的立体选择性还原,生成叶绿素酸酯-a(叶绿素-a的直接前体)。
现在,来自紫色光养菌Rhodobacter capsulatus的DPOR的NB-蛋白部分的晶体结构已被确定。该结构显示了Pchlide的C17-C18双键还原反应的一个可能的化学机制。有趣的是,DPOR与众所周知的固氮酶相似,说明固氮的分子机制与在黑暗中产生叶绿素的分子机制之间存在一个密切的演化关系。
这一发现揭示了光合作用演化中的一个关键环节,为理解植物如何适应不同光照环境提供了新的视角。DPOR与固氮酶的结构相似性暗示,这两种重要的生物过程可能共享共同的祖先机制,进一步支持了生命演化中分子模块的重复利用。