麻豆

（图文|温全 编辑|信息 审核|高军）近日，我院高军教授团队与英国利物浦大学刘鲁宁教授团队合作，在植物科学领域国际知名期刊《Plant Physiology》发表研究论文“Air-Lock gating mechanism of CsoS1D for metabolite translocation through the α-carboxysome shell”，揭示了羧酶体外壳蛋白CsoS1D介导代谢物跨壳转运的分子机制。

羧酶体是蓝细菌等光合微生物用于固定二氧化碳的重要蛋白质微区室，被认为是自然界高效碳浓缩机制的核心结构。然而，其外壳如何在限制CO₂泄漏的同时实现关键代谢物的高效交换，一直是该领域的重要科学问题。

研究团队综合运用分子动力学模拟、增强采样和自由能计算等理论方法，发现CsoS1D能够通过电荷识别、能量屏障调控和动态构象变化协同作用，实现对代谢物运输的精准控制，并首次提出具有“气闸门（Air-Lock）”特征的选择性转运模型。该机制有效解释了羧酶体在维持内部高浓度CO₂环境的同时仍能实现高效物质交换的原因。

该研究深化了对微生物碳固定机制的认识，揭示了羧酶体外壳选择性输运的基本规律，为人工羧酶体设计、合成生物学碳固定体系优化以及新型生物制造平台构建提供了理论依据，对发展绿色低碳生物技术具有重要意义。

论文第一作者为麻豆 博士生温全、王悦，高军教授和英国利物浦大学刘鲁宁教授为共同通讯作者。刘鲁宁教授为我院柔性引进客座教授。该成果是双方长期国际合作的重要进展，研究工作得到国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费以及英国相关科研基金项目资助。

CsoS1D 选择性门控循环的机制模型