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光合膜蛋白超分子复合物精细结构获解析

美国《科学》杂志以封面文章的形式发表了中国科学院植物研究所沈建仁和匡廷云研究团队的一项突破性研究成果,研究人员获得了高等植物光系统i(psi-lhci)光合膜蛋白超分子复合物2.8?魡的世界最高分辨率晶体结构。

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科研人员经过多年的累积,首次全面解析了高等植物psi-lhci光合膜蛋白超分子复合物的精细结构,它包括16个蛋白亚基(12个核心蛋白亚基psaa-l及4个捕光天线蛋白亚基lhca1-4)、155个叶绿素分子、35个类胡萝卜素、10个脂分子、3个铁硫簇、2个叶绿醌和一些水分子,总分子量约600kda。


这一研究成果首次揭示了高等植物psi的4个不同捕光天线蛋白复合体在聚集状态下的结构、异同以及相互关系;首次揭示了高等植物psi捕光色素蛋白复合体全新的色素网络系统,揭示了每种色素分子在每个结合位点上的化学性质和几何排列,特别是首次解析了特殊的叶绿素——红叶绿素的结构;最后,根据这一高分辨率结构提出了捕光色素蛋白复合体i(lhci)向psi核心复合体能量传递可能的4条途径。


中科院院士匡廷云介绍,这一突破性研究成果为揭示高等植物psi高效吸能、传能和转能的机理奠定了坚实的结构基础,对于阐明光合作用机理具有重大的理论意义;为开辟太阳能利用、开发清洁能源,解决人类社会可持续发展所面临的能源、粮食和环境等问题都具有重大战略意义。


《科学》杂志评委对本文给予了高度评价,他们认为:“这是一项里程碑性质的工作。对于众多研究领域的科学家来说,将具有显著的重要性。同时这项工作对实现psi-lhci能量传递的理论计算和为人类理解光合捕光机理提供了可能,认为这是一次真正的突破,体现了最高的专业水平,是一项光辉的典范性工作。”


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