人類所有的糧食，幾乎全靠植物的葉綠體行光合作用而來。其中，葉綠體的蛋白質輸入機制，是植物進行光合作用的關鍵。

本院分子生物研究所李秀敏特聘研究員的團隊，歷時七年，用創新方法找到能讓蛋白質穿越葉綠體外圍雙層膜的橋樑通道，並將其命名為TIC236，成功解開葉綠體運作之謎。此研究成果有助掌握葉綠體的構造，進而瞭解植物的演化史。研究論文已於11月21日登上知名國際期刊《自然》（Nature），並獲專文推薦。

李秀敏形容，如果把植物的細胞看成是一座城市，細胞中的葉綠體就像是「城市農園」，專責生產食物。而農園裡所需的工人，就是來自城市各處的蛋白質。然而，葉綠體外圍的雙層膜，就像是農場周圍的兩道牆，中間還有一條護城河。本次研究即發現，在兩道圍牆間搭建起一座連結橋樑（TIC236），才能讓蛋白質順利進入葉綠體內部「工作」。李秀敏說，若是沒有TIC236讓蛋白質通過，不僅葉綠體會「缺工」，植物也會在胚胎發育階段即死亡。

圖1：光合作用所需的蛋白質藉由葉綠體膜上的外膜（TOC）和內膜（TIC）機組運輸進入葉綠體，但這兩套機組如何連接，一直未知。

本研究發現不僅解開葉綠體運作機制的謎底，更意外發現，TIC236是由藍綠菌的一個類似蛋白演化而來，對葉綠體的「身世」提供一條有利的線索。在生物演化史中，遠古的某個藍綠菌，被其他單細胞生物吞噬，逐漸演化為現今植物中的葉綠體，改變了整個地球的生態。本次研究將有利於探索葉綠體是由何種藍綠菌演化而來，找到它的「祖先」。

此外，這次研究發現的橋樑連接方式，也能進一步瞭解蛋白質進入胞器的不同方式。在細胞中，充滿各種胞器，運用不同方式讓蛋白質進入其中。例如：粒線體是將外圍雙膜在部分地方緊緊貼近，讓護城河消失，以利蛋白質進入，而本研究則發現，葉綠體是透過搭建橋樑串接雙膜，讓蛋白質通過。由此不同的運輸方式可推斷，葉綠體和粒線體有著各自不同的細菌祖先。

李秀敏長期研究蛋白質進入葉綠體的過程，並屢屢有重大突破。本次能有此重要發現的原因之一，是其創新性的研究方法。李秀敏表示，過去研究難以對葉綠體外圍的雙膜有精確的分析，是因為葉綠體內部含有大量的葉綠餅，其成份會干擾質譜儀分析結果。本次研究首先突破材料取得的困難，從與葉綠體相似、卻沒有葉綠餅的白色體切入，終於找到蛋白質穿越葉綠體外圍雙膜的連結橋樑。

本論文已於11月21日登上國際期刊《Nature》，文章標題為：TIC236 links the outer and inner membrane translocons of the chloroplast。

（分生所）

圖2：李秀敏圑隊的研究結果顯示「TIC236」提供了蛋白質穿越葉綠體雙膜的聯結橋樑。

圖3：研究團隊並發現植物葉綠體蛋白質輸入系統的骨架，包含外膜通道TOC75及聯結橋樑TIC236乃是由革藍氏陰性細菌（包含藍綠菌、大腸桿菌及萊姆病螺旋體等）的BamA-TamB分泌系統演化而來。