、
最先进的低温电子显微镜发现了细菌光合反应中心-集光膜复合物独特的“扁平”二聚体结构。图片来源：利物浦大学微生物生物能量学和生物工程系主任刘鲁宁教授
研究人员通过捕捉紫色细菌中光合蛋白的高分辨率图像，在理解细菌光合作用方面取得了重大进展。
这些见解可以为开发先进的人工光合作用系统、提高清洁能源生产和深化我们对地球生命进化的理解铺平道路。
细菌光合作用研究取得突破利物浦大学的科学家和他们的合作者加深了我们对细菌光合作用的理解。
该团队利用先进技术，揭示了紫色细菌中关键光合蛋白复合物的详细图像。这些图像为了解这些微生物如何利用太阳能提供了新的见解。
该研究于 10 月 9 日发表，不仅增进了我们对细菌光合作用的认识，而且为开发用于清洁能源生产的人工光合作用系统提供了潜在的应用。
细菌光合作用：生态系统的必需品和植物一样，许多细菌也进化出了将光转化为能量的惊人能力，这一过程被称为细菌光合作用。这一重要的生物反应使微生物能够在全球营养循环和生态系统能量流动中发挥关键作用，并构成水生食物链的基础。研究古代细菌的光合作用也有助于了解地球生命的进化。
这项最新研究展示了红细菌（ Rhodobacter blasticus）光合反应中心-光收集复合物（RC-LH1）的高分辨率结构，红细菌是一种了解细菌光合作用的模型生物。
光合作用理解的创新该研究团队由来自利物浦大学、中国海洋大学、华中农业大学和赛默飞世尔科技的合作者组成，他们拍摄了 RC-LH1 膜蛋白超复合物单体和二聚体形式的详细图像。这些结构揭示了R. blasticus与其近亲的区别，突显了紫色细菌光合作用系统的显著差异。
利物浦大学微生物生物能量学和生物工程系主任刘鲁宁教授表示：“通过揭示这些天然的光合作用机制，我们为设计更高效的光收集和能量转换系统或细胞开辟了新途径。这项研究代表我们在理解细菌如何优化其光合作用机制方面迈出了重要一步，提供了宝贵的见解，可以为未来的清洁能源创新提供参考。”
揭示光合作用的结构多样性R. blasticus的 RC-LH1 二聚体的一个独特特征是，与其他模型物种的对应物相比，其构象更平坦。这种结构为细菌特定的膜曲率和能量传递效率提供了基础。
与一些相关细菌不同，R. blasticus 的RC-LH1 结构中缺少一种名为 PufY 的蛋白质成分。研究表明，它的缺失可以通过额外的光收集亚基来弥补，从而形成更封闭的 LH1 结构。这被确定会影响 RC-LH1 结构的电子传输速率。
这项系统研究整合了结构生物学、计算机模拟和光谱研究，为细菌光合复合物如何组装和介导电子转移（能量产生的关键过程）提供了新的见解。
首席研究员刘鲁宁教授强调：“我们的研究结果表明，即使在密切相关的细菌物种中，光合复合物的结构也存在多样性。这种多变性可能反映了对特定环境条件的不同进化适应。我们很高兴能够在光合作用机制和进化的研究中贡献这样的分子细节。”
参考文献：Peng Wang、Bern M. Christianson、Deniz Ugurlar、Ruichao Mao、Yi Zhang、Ze-Kun Liu、Ying-Yue Zhang、Adrian M. Gardner、Jun Gao、Yu-Zhong Zhang 和 Lu-Ning Liu 撰写的“ Rhodobacter blasticus光合 RC-LH1 超复合物的结构”，2024 年 10 月 9 日， Science Advances。DOI：10.1126/sciadv.adp6678
来源：利物浦大学
免责声明：康嘉年華致力于健康常识分享，内容根据公开资料编辑，版权归原作者；如有侵权请在线留言删除。文章旨在介绍健康科学进展，不能作为治疗方案；如需精准健康指导，请至正规医院诊疗。
