叶绿体ATP合酶（CF1-CF0ATP合酶）位于叶绿体类囊体膜上，它利用光合电子传递过程中产生的跨膜质子动力势(pmf)催化生成ATP，以供光合作用过程中卡尔文循环以及其它生理活动代谢消耗。除了ATP的生物合成，在高光或CO2受限的条件下，叶绿体ATP合酶通过“光合调控”机制发挥调控光合电子传递的关键作用。叶绿体ATP合酶由突出于膜外的催化头部CF1和镶嵌于膜内形成跨膜质子通道的CF0两个主要部分构成。CF1亚复合物由α、β、γ、δ和ε五种亚基以化学计量比3∶3∶1∶1∶1组成，而CF0亚复合物由Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ四种亚基以化学计量比1∶1∶14∶1组成。尽管人们对于叶绿体ATP合酶的催化机理和结构的研究已经较为深入，但是对于叶绿体ATP合酶的组装过程，尤其是对于CF1亚复合物的组装过程还知之甚少。由于分离和鉴定组装因子是阐明多亚基蛋白复合物组装机理的重要手段，本研究希望通过发掘叶绿体ATP合酶组装因子并详细研究其生物学功能，以期为深入认识叶绿体ATP合酶的组装过程提供重要的科学依据。　　为了研究叶绿体ATP合酶生物发生的分子机理，建立了一个有效分离拟南芥叶绿体ATP合酶突变体的筛选体系。通过这一筛选体系，从拟南芥T-DNA插入突变体库中分离得到了一个叶绿体ATP合酶突变体，命名为bfa3(biogenesis factors required for ATP synthase3)。叶绿素荧光参数分析表明，bfa3突变体中ATP合酶活性降低至野生型的50％左右。免疫印迹和蓝绿温和胶电泳(BN-PAGE)分析结果显示，bfa3突变体中叶绿体ATP合酶亚基的累积量降低至野生型的25％左右，而其他光合膜蛋白复合物亚基的累积量并无明显变化。体内蛋白质标记与追踪分析结果显示，虽然bfa3突变体中叶绿体ATP合酶亚基以及光系统Ⅰ(PSⅠ)、光系统Ⅱ(PSⅡ)亚基的合成速率没有受到影响，但bfa3突变体中叶绿体ATP合酶CF1α/β亚基的周转速率显著加快，说明bfa3突变体中新合成的CF1α/β亚基的稳定性受到影响。结合BN-PAGE和CN-PAGE分析结果，与野生型相比，bfa3突变体类囊体膜和基质中叶绿体ATP合酶CF1亚复合物的组装效率均大大降低，表明叶绿体ATP合酶CF1亚复合物的高效组装需要BFA3蛋白的参与。　　生物信息学分析表明，BFA3蛋白在高等植物、绿藻和其他少数真核藻类中高度保守，而不存在于原核藻类中。亚细胞定位和免疫印迹分析结果表明，BFA3基因编码一个叶绿体基质蛋白。酵母双杂交、Pull-down和亲和层析分析结果显示，BFA3蛋白特异性地与CF1β亚基相互作用。蔗糖密度梯度离心分析结果证明，BFA3蛋白在叶绿体基质中主要以游离形式存在，说明BFA3蛋白可能不与CF1亚复合物形成稳定的复合物，而是以瞬时作用的方式与CF1β亚基结合。　　通过酵母双杂交和点突变分析，发现BFA3蛋白与CF1β亚基的结合位点位于CF1β亚基的催化结构域，CF1β亚基中在真核光合生物中高度保守的几组氨基酸残基（但与原核光合生物不保守）对于BFA3-F1β的相互作用至关重要，表明BFA3和CF1β之间存在一种共同进化关系。BFA3蛋白可能作为组装因子瞬时结合于未组装的CF1β的催化位点，在叶绿体ATP合酶CF1亚复合物的组装过程中促进CF1β与CF1α的结合。　　综上所述，本研究通过建立有效分离拟南芥叶绿体ATP合酶突变体的筛选体系，发现了一个参与叶绿体ATP合酶CF1亚复合物组装的蛋白因子，它通过与未组装的CF1β亚基的催化位点结合，在叶绿体ATP合酶CF1亚复合物的组装过程中发挥关键作用。