浙大&中科院植物所最新Science:观测绿色硫属细菌中光合作用复合物结构

【引言】

长期以来，太阳光一直以各种各样的方式给自然界中的生命体赋能。这一过程通常由生命体中能够进行电荷分离的光合结构完成。而作为光合结构的核心，光合反应中心（RC）能够富集太阳光能量并将其转化为化学能。根据末端电子受体不同，反应中心可分为I型（铁-硫类）和II型（醌类）。现存的大多数反应中心都是异二聚体，并且是由绿色硫细菌（GSB）的反应中心演变而来。绿色硫细菌在厌氧环境中成长，可以通过绿色体（chlorosome）捕获太阳能，并通过Fenna-Matthews-Olson（FMO）蛋白质将这一能量转移到I型反应中心（GsbRC）以进行电荷分离和电子转移过程。

【成果简介】

近日，中科院植物所的匡廷云院士、Jian-Ren Shen和浙江大学的张兴（共同通讯作者）等人利用冷冻电镜技术确定了绿色硫细菌Chlorobaculum tepidum中FMO- GsbRC超复合物结构。在这一结构中，GsbRC结合了叶绿素[(B)Chls]，并且(B)Chls的组织与II型光系统类似。不仅如此，与常见的反应中心不同，GsbRC中的BChl层不是通过Chls连接，而是与类胡萝卜素衍生物相关联。此外，研究也发现FMO的BChls与GsbRC相距在22-33埃范围，与其低效的能量转移一致。这一研究发现超复合物结构同时具有I型和II型反应中心的特征，为光合作用反应中心的演变提供了新的理解。2020年11月20日，相关成果以题为“Architecture of the photosynthetic complex from a green sulfur bacterium”的文章在线发表在Science上。

【图文导读】

图1 FMO- GsbRC的冷冻电镜结构

图2 沿GsbRC中ETC进行cofactor排列

图3 各种光合作用结构中的(B)Chls的分布

图4 各种光合作用结构中的(B)Chl层比较

图5 FMO- GsbRC中可能的能量-转移途径

文献链接：Architecture of the photosynthetic complex from a green sulfur bacterium（Science, 2020, DOI: 10.1126/science.abb6350）

本文由材料人学术组NanoCJ供稿。

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