本期Science雜志以封面文章的形式,推出了中國科學院和日本岡山大學的最新研究成果。研究人員獲得了一個重要蛋白超復合體的高分辨率晶體結構,可以幫助人們進一步理解這種極為有效的太陽能轉換器。
植物通過大型蛋白復合體、葉綠素和其他輔因子將光能轉化為化學能量。捕光復合物LHC I包圍著光系統I(PSI)并為其捕獲陽光,在高等植物的光合作用中起到了關鍵性作用。LHC I會將自己吸收的能量傳遞給PSI核心,在那里以接近100%的效率轉換為化學能量。
中科院植物研究所和岡山大學的研究團隊對豌豆PSI-LHC1進行了結構分析,獲得了分辨率高達2.8 ?的晶體結構,為人們提供了大量的寶貴信息。文章的通訊作者是中科院植物研究所的匡廷云(Tingyun Kuang)院士和岡山大學的Jian-Ren Shen教授。
在此之前人們也曾研究過豌豆PSI-LHC1的結構,不過那時的分辨率還很低。這項研究通過高分辨率結構,展示了色素和其他輔因子在PSI-LHC1中的組成和排列,揭示了PSI核心與LHCI之間的特異性互作。值得注意的是,在一些關鍵的能量轉移互作中,特定色素的定向(比如葉綠素和類胡蘿卜素)是非常重要的。
這項研究為理解光合作用機制提供了重要的結構基礎,有助于解釋植物如何在捕獲陽光的同時保護自身細胞不受傷害。
作者簡介:
匡廷云,女,博士,研究員,中國科學院院士,歐亞科學院院士。
1934年生,研究員,中國科學院院士,中國植物學會理事長。六十年代以來,主要從事光合作用的研究。在光合作用、光合膜、葉綠素蛋白復合體結構與功能研究方面取得了系統的、創造性的成果,在國內外已發表論文400余篇。并獲得國家自然科學二等獎;中科院科技進步獎及中科院自然科學獎等多項。被評為國家級有突出貢獻的中青年專家。1956年畢業于北京農業大學土壤農化系;1962年于蘇聯莫斯科大學生物土壤系獲副博士學位。1981年至1982年在美國密執安州立大學植物實驗室作訪問教授,并獲得該校授予的“卓越的研究訪問學者”證書。匡廷云院士是國家重點基礎研究發展規劃項目(973)—“光合作用高效光能轉化的機理及其在農業中的應用”的首席科學家。
學術經歷:1956年7月畢業與中國農業大學土壤化學系;1962年8月在前蘇聯國立莫斯科大學獲生物系博士學位;1981年1月–1992年12月到美國密執安州立大學和美國能源部植物實驗室,高級訪問學者;1962年9月至今歷任中國科學院植物研究所,助理研究員、副研究員、研究員;所學位評定委員會主任;擔任過三屆副所長。1995年9月當選為中國科學院院士;2000年6月任中國科學院生物學部副主任;中國國家科技部973項目首批9位首席科學家之一(唯一之女性)。2002年6月受聘為首都師范大學生物系特聘教授,博士生導師。
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