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【中國科學報】生物物理所等揭開光合作用“蹺蹺板”的秘密

2021-08-13 中國科學報 李晨陽
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  在藻類和綠色植物中,存在光系統I(PSI)和光系統II(PSII)。它們的外周天線——捕光復合物I和II(LHCI和LHCII)能吸收光能并將能量傳遞給兩個光系統,進而驅動光合作用電子傳遞和能量轉換過程。中科院生物物理研究所李梅課題組、柳振峰課題組聯合日本國立基礎生物學研究所教授Jun Minagawa課題組,解析了萊茵衣藻(一種單細胞模式綠藻)PSI-LHCI-LHCII超復合物的高分辨率冷凍電鏡結構。相關論文近日發表于《自然—植物》。

  “在藻類和植物的光合作用中,存在一種類似于‘蹺蹺板’的分子動態過程,被稱為狀態轉換調控?!闭撐耐ㄓ嵶髡咧焕蠲氛f,“這種機制能調節捕光天線向兩個光系統分配能量,使得二者的激發水平處于相對平衡的狀態?!?/p>

  當PSII被過度激發時,綠藻和植物PSII的捕光復合物LHCII被磷酸化,部分磷酸化LHCII三體與PSII解離并與PSI結合形成PSI-LHCI-LHCII超復合物,從而增加向PSI反應中心傳遞的能量,實現了激發能在PSII和PSI之間的平衡分配。

  綠藻中的PSI-LHCI-LHCII超復合物比植物中相應的復合物更大更復雜,包含至少2個LHCII三體。在萊茵衣藻中,9個不同的LhcbM蛋白參與形成不同組成的LHCII三聚體,但具體是哪種LhcbM蛋白參與介導LHCII與PSI-LHCI復合物裝配一直以來都不清楚,其能量傳遞途徑也有待研究。

  此次,研究人員解析了萊茵衣藻PSI-LHCI-LHCII超復合物的高分辨率冷凍電鏡結構?;诟哔|量電鏡密度圖,研究人員準確指認了參與構成該超復合物的磷酸化LHCII中的全部LhcbM蛋白?!霸擁椦芯康牧咙c在于發現綠藻中一個特定的捕光蛋白LhcbM5參與捕光復合物LHCII與PSI的裝配,并在狀態轉換中發揮重要作用?!崩蠲氛f。

  該研究對深入理解不同亞型的捕光蛋白在光合作用及其調節過程中的特定生物學功能具有重要意義。

  相關論文信息:https://doi.org/10.1038/s41477-021-00960-8

 ?。ㄔd于《中國科學報》 2021-08-13 第4版 綜合)
打印 責任編輯:閻芳

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