浙大&中科院植物所最新Science:觀測綠色硫屬細菌中光合作用復合物結構

nanoCJ 3年前 (2020-11-20) 4150瀏覽

【引言】

長期以來，太陽光一直以各種各樣的方式給自然界中的生命體賦能。這一過程通常由生命體中能夠進行電荷分離的光合結構完成。而作為光合結構的核心，光合反應中心（RC）能夠富集太陽光能量并將其轉化為化學能。根據末端電子受體不同，反應中心可分為I型（鐵-硫類）和II型（醌類）。現存的大多數反應中心都是異二聚體，并且是由綠色硫細菌（GSB）的反應中心演變而來。綠色硫細菌在厭氧環境中成長，可以通過綠色體（chlorosome）捕獲太陽能，并通過Fenna-Matthews-Olson（FMO）蛋白質將這一能量轉移到I型反應中心（GsbRC）以進行電荷分離和電子轉移過程。

【成果簡介】

近日，中科院植物所的匡廷云院士、Jian-Ren Shen和浙江大學的張興（共同通訊作者）等人利用冷凍電鏡技術確定了綠色硫細菌Chlorobaculum tepidum中FMO- GsbRC超復合物結構。在這一結構中，GsbRC結合了葉綠素[(B)Chls]，并且(B)Chls的組織與II型光系統類似。不僅如此，與常見的反應中心不同，GsbRC中的BChl層不是通過Chls連接，而是與類胡蘿卜素衍生物相關聯。此外，研究也發現FMO的BChls與GsbRC相距在22-33埃范圍，與其低效的能量轉移一致。這一研究發現超復合物結構同時具有I型和II型反應中心的特征，為光合作用反應中心的演變提供了新的理解。2020年11月20日，相關成果以題為“Architecture of the photosynthetic complex from a green sulfur bacterium”的文章在線發表在Science上。

【圖文導讀】

圖1 FMO- GsbRC的冷凍電鏡結構