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    植物所等解析綠硫細菌光合作用反應中心復合物冷凍電鏡結構

    發布時間:2020/11/20編輯:Ma Liang 人氣:1678

      【阿儀網 實驗室動態】光合作用是地球上規模最大的太陽能轉換過程,光合生物利用光能將無機物轉化為有機物同時釋放出氧氣(或生成硫單質),是自然界中高效的太陽能固定“機器”。綠硫細菌是一類厭氧型光合細菌,誕生在大約35億年前,是最古老的光合細菌之一。

      綠硫細菌的光合作用系統包括外周捕光天線綠小體(chlorosome)、內周捕光天線FMO(Fenna-Matthews-Olson)和鑲嵌于細胞膜上的反應中心(GsbRC)。綠硫細菌的光反應中心為鐵-硫型(type-I型),核心由兩個相同的蛋白亞基構成(即同質二聚體)。綠硫細菌內周捕光天線FMO向反應中心的能量傳遞效率在35%-75%之間,顯著低于高等植物外周天線LHCI向PSI核心的能量傳遞效率(接近100%)。目前,學界尚未解析綠硫細菌的光合作用反應中心能量捕獲、傳遞和轉化的結構基礎。

      浙江大學基礎醫學院教授張興課題組與中國科學院植物研究所光合膜蛋白結構生物學研究團隊合作,解析了綠硫細菌(Chlorobaculum tepidum)內周捕光天線FMO-反應中心復合物(FMO-GsbRC)的2.7埃冷凍電鏡結構。該研究攻克了包括蛋白分離純化困難等在內的難題,首次揭示了水溶性捕光天線FMO與反應中心形成的復合物結構。

      復合物內部獨特的色素分子空間排布顯示,內周天線FMO與反應中心之間的細菌葉綠素相隔距離較遠,是導致內周捕光天線向反應中心傳能效率較低的主要原因;綠硫細菌反應中心兼具type-I型和type-II型反應中心的一些特征,例如,葉綠素分子數量較其他type-I型反應中心明顯減少,而與放氧生物光系統II(PSII)核心的葉綠素分子數量接近;天線葉綠素分子(antenna BChls)在電子傳遞的中心葉綠素分子兩側呈簇狀排列,與PSII核心的葉綠素排列類似,不同于其他type-I型反應中心。該研究有利于進一步探究光合作用反應中心的進化。

      相關研究成果以Architecture of the photosynthetic complex from a green sulfur bacterium為題,發表在Science上。植物所博士畢業生陳景華(現為浙江大學基礎醫學院博士后)為論文第一作者,張興及中科院院士、植物所研究員匡廷云為論文的共同通訊作者。研究工作得到科技部重點研發計劃、國家自然科學基金、中科院的支持。
    綠硫細菌光合作用模式及其光反應中心(FMO-GsbRC)復合物的電鏡結構

    微信號:ayiwangapp17

    (來源: 中國科學院科技產業網 )

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