我国科学家破解超分子结构之谜：光合作用研究

作者：张馨予

（原标题：我国科学家破解超分子结构之谜：光合作用研究中重要突破）

摘要：记者21日从中国科学院生物物理所获悉，该所科学家在光合作用超级复合物结构研究方面获重大进展，向“人工模拟光合作用”再进一步。光合作用被称为生物界的“发动机”，为生命活动注入能源和氧气。但因光合作用极其复杂，科学家们一直没有弄清其中的多个关键步骤是如何衔接的。换言之，科学家已知光系统II处于光合作用电子传递过程的最上游，可谓人工模拟光合作用的理想模板，但却难以观察到其高分辨率三维结构。

中科院生物物理所的柳振峰研究组、章新政研究组、常文瑞/李梅研究组联合攻关，在全球首次“看清”了光合作用超级复合物结构。相关研究已发表在英国《自然》期刊。

柳振峰介绍，研究团队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。“这是前所未有的精度，能在这个精度下解析的蛋白—色素复合体也是前所未有的复杂。”他说，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。

科学家们还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。柳振峰将天线复合物比喻为“发电厂的供能装置”，它们负责提供充足的能量，驱动光反应的进行。

章新政介绍，1埃为0.1纳米，目前全球仅有几家实验室得到过接近3埃分辨率的膜蛋白电镜结构。此次研究过程，他们在冷冻样品制备、数据收集、算法设计等方面进行创新性探索，“在精度上还有继续挖掘的空间。”他对中新社记者说。

谈及这些研究的意义，李梅解释，在光合作用的结构机理研究取得重大突破，向“人工模拟光合作用”再进一步，这将为解决能源、粮食、环境等问题提供启示性的方案。她表示，团队后续将向着更高分辨率及不同状态的超大膜蛋白—色素复合物的结构研究继续努力。

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