人类所有的粮食，几乎全靠植物的叶绿体行光合作用而来。其中，叶绿体的蛋白质输入机制，是植物进行光合作用的关键。
中央研究院分子生物研究所李秀敏特聘研究员的团队，历时 7 年，用创新方法找到能让蛋白质穿越叶绿体外围双层膜的桥梁通道，并将其命名为 TIC236，成功解开叶绿体运作之谜。此研究成果有助掌握叶绿体的构造，进而了解植物的演化史。研究论文已于 11 月 21 日登上知名国际期刊《自然》（Nature），并获专文推荐。
李秀敏形容，如果把植物的细胞看成是一座城市，细胞中的叶绿体就像是“城市农园”，专责生产食物。而农园里所需的工人，就是来自城市各处的蛋白质。然而，叶绿体外围的双层膜，就像是农场周围的两道墙，中间还有一条护城河。本次研究即发现，在两道围墙间搭建起一座连结桥梁（TIC236），才能让蛋白质顺利进入叶绿体内部“工作”。李秀敏说，若是没有 TIC236 让蛋白质通过，不仅叶绿体会“缺工”，植物也会在胚胎发育阶段即死亡。
▲ 光合作用所需的蛋白质借由叶绿体膜上的外膜（TOC）和内膜（TIC）机组运输进入叶绿体，但这两套机组如何连接，一直未知。
本研究发现不仅解开叶绿体运作机制的谜底，更意外发现，TIC236 是由蓝绿菌的一个类似蛋白演化而来，对叶绿体的“身世”提供一条有利的线索。在生物演化史中，远古的某个蓝绿菌，被其他单细胞生物吞噬，逐渐演化为现今植物中的叶绿体，改变了整个地球的生态。本次研究将有利于探索叶绿体是由何种蓝绿菌演化而来，找到它的“祖先”。
此外，这次研究发现的桥梁连接方式，也能进一步了解蛋白质进入胞器的不同方式。在细胞中，充满各种胞器，运用不同方式让蛋白质进入其中。例如：粒线体是将外围双膜在部分地方紧紧贴近，让护城河消失，以利蛋白质进入，而本研究则发现，叶绿体是透过搭建桥梁串接双膜，让蛋白质通过。由此不同的运输方式可推断，叶绿体和粒线体有着各自不同的细菌祖先。
▲ 李秀敏圑队的研究结果显示“TIC236”提供了蛋白质穿越叶绿体双膜的联结桥梁。
▲ 研究团队并发现植物叶绿体蛋白质输入系统的骨架，包含外膜通道 TOC75 及联结桥梁 TIC236 乃是由革蓝氏阴性细菌（包含蓝绿菌、大肠杆菌及莱姆病螺旋体等）的 BamA-TamB 分泌系统演化而来。
李秀敏长期研究蛋白质进入叶绿体的过程，并屡屡有重大突破。本次能有此重要发现的原因之一，是其创新性的研究方法。李秀敏表示，过去研究难以对叶绿体外围的双膜有精确的分析，是因为叶绿体内部含有大量的叶绿饼，其成分会干扰质谱仪分析结果。本次研究首先突破材料取得的困难，从与叶绿体相似、却没有叶绿饼的白色体切入，终于找到蛋白质穿越叶绿体外围双膜的连结桥梁。
