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快乐十分:生物物理所揭示歹毒心領神會植物的光

文章来源:admin 时间:2019-01-04

  生物物理所揭示歹毒心領神會植物的光適應與捕光調節機制

  6月8日,《科學》(Science)期刊發外瞭生物物理研讨所常文瑞/李梅研讨組、章新政研讨組的合作研讨结果,題為Structure of the maize photosystem I supercomplex with light-harvesting complexes I and II。該項职分初度報道瞭玉米光系統I-捕光復合物I-捕光復合物II(PSI-LHCI-LHCII)超級復合物的高别离率冷凍電鏡結構,提示瞭植物適應自然界众變光照條件,對兩個光系統的捕光進行調節,從而均匀能量分派的分子基礎。

  光协效率為宇宙上幾乎总共的人命體供给賴以存在的物質和能量,放氧光协效率還維持著地球的大氣環境 。放氧光合生而黃蜂隊老板喬丹诰日也正在場邊督戰黃蜂,黃蜂正在加時賽敗局已定之時,他搖頭、扶額,也是徹底無語瞭 物中的光系統I(PSI)和光系統II(PSII)接收光能,雷同杀青光驅動的電子傳遞,其能量傳遞和轉化功效高達90%以上。由於植物所處的自然環境是不斷變化的,植物進化出很是精彩的調節機制,從而最大束缚地優化光协效率功效並幸免光損傷。對光协效率調節機制的研讨不僅具有主要的理論意義,還有著廣泛的應用價值,能夠為農業上作物的增產抗逆等研讨液流電池琐屑中凡是网罗兩個容器,个中貯存著液體化學溶劑 ,構成兩個次琐屑供给結構基礎和思道 。

  狀態轉換是植物和綠藻中一種主要的光协效率調節機制,由於植物的PSI和PSII的捕光系統色素組成不同,導致對不同能量光的接收才力不同,從而正在自然環境下,受光照條件變化的影響,能量正在兩個光系統間的分派不均衡。狀態轉換是植物適應光環境變化、均匀激發能正在兩個光系統間分派的一種疾速響應機制。這個過程是通過PSII前次要捕光天線LHCII的可逆磷酸化,並進而正在PSII和PSI間遷移來實現的。當PSII被過度激發時,一个别LHCII會被磷酸化,從PSII上解離下來並結合到PSI上,组成PSI-LHCI-LHCII超級復合物。這个别LHCII作為PSI的外周天線,增加瞭傳遞到PSI 反應核心的能量,從而實現瞭激發能正在PSII和PSI之間的均匀分派。解析高别离率PSI-LHCI-LHCII復合體的結構能夠從分子水准上提示復合物中各個卵白亞基的分列、PSI和LHCII的彼此效率形式以及可以的能量傳遞途徑,進而提示植物狀態轉換的分子機理。

  生物物理所的聯合研讨團隊通過慎密合作,協同攻關,以最高的功效得回瞭冲破性進展,杀青瞭PSI-LHCI-LHCII超級復合體3.3埃别离率冷凍電鏡結構解析。該復合體是一個約700kDa的膜卵白-色素復合體,結構精確指認瞭个中的21個卵白亞基,定位瞭202個葉綠素分子,47個類胡蘿卜素分子以及眾众的其它輔因子(如圖)。該职分初度解析瞭LHCII的N末梢磷酸化位點,提示瞭LHCII和PSI的彼此效率形式,構修瞭PSI中的一概亞基,网罗以往PSI晶體結構中缺失的兩個亞基PsaO和PsaN,並發現這兩個亞基分別介導瞭LHCI和LHCII向PSI核心的能量傳遞。該復合體結構彌補瞭過去發外的PSI晶體結構中缺失的結構新闻及潛正在能量傳遞途徑,並為深化研讨植物狀態轉換的分子機理供给瞭主要基礎 。該項职分所供给的數據绝望啟發並促進人工光协效率體系的設計優化等應用研讨。

  生物物理所研讨員李梅和章新政為論文的雷同通訊作家,副研讨員潘曉偉、馬軍和蘇小東為該項职分的雷同第一作家,中科院院士、生物物理所研讨員常文瑞以及研讨員柳振峰參與瞭該項研讨职分,這也是該團隊繼過去兩年正在植物光系統II超級復合物結構研讨职分(Nature 2016;Science 2017)發外之後的又一主要冲破。該研讨职分失掉瞭科技部重點研發計劃、中科院B類先導專項、中科院前沿科學重點研讨項目、自然科學基金和國傢“青年千人計劃”的雷同資助。數據网罗和樣品剖释等职分失掉瞭生物物理所“生物成像核心”、生物物理所卵白質科學研讨平臺等有關职分人員的致力撑腰和幫助。

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