我国科学家破解光合作用结构难题

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  在光合作用这个生命科学界备受关注的研究领域,我国科学家迈出了重要一步。近日,中科院生物物理所柳振峰研究组、章新政研究组与常文瑞、李梅研究组通力合作,“看清”了光合作用超级复合物结构,即通过单颗粒冷冻电镜技术,在3.2埃分辨率下解析了高等植物(菠菜)光系统II-捕光复合物II超级膜蛋白复合体的三维结构。

  该项研究工作于北京时间5月19日在《自然》(Nature)期刊作为长篇主题论文在线发表。

  光合作用的过程非常复杂,涉及成百上千个不同的化学反应,虽然对光合作用的研究已经有超过200年的历史,但到现在为止,光合作用中很多关键的反应步骤还没有弄清楚,因而对光合作用的研究也一直得到各国政府及科学家的广泛关注。

  植物光系统II的高分辨率三维结构被认为是光合作用研究领域最后一个也是最受关注的超级复合物结构。此次中国科学家所破解的正是这一科学问题。

  最近,中国科学院生物物理研究所的科学家经过不懈努力,在国际上首次解析了菠菜光系统II-捕光天线超级复合物的高分辨率冷冻电镜结构,揭示了捕光天线与光系统II核心复合物之间的相互装配机制和能量传递途径,在光合作用的结构机理研究中取得了重大突破。根据中国科学家的发现,植物光合作用的原初反应是从光系统II开始的,光系统II是由25个以上蛋白质亚基以及众多色素和其他辅因子组成的超大膜蛋白-色素复合物。该复合物中包含了天线系统、反应中心系统以及一个能在常温常压下裂解水释放氧气的放氧中心。

  该工作由中国科学院生物物理研究所三个课题组共同完成,博士研究生魏雪鹏和助理研究员苏小东为该项工作的共同第一作者。该研究工作得到了科学院B类先导《生物超大分子复合体的结构、功能与调控》专项、科技部973重大科学问题导向项目《光合作用与“人工叶片”》和自然科学基金的共同资助。

文  中国青年报

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