膜生物學國家重點實驗室首次揭示完整藻膽體的三維結構

　　 光合作用是地球上的生物賴以生存的基礎。為了獲取更多的光能，生物體發展出了多種捕光蛋白系統。其中存在于藍藻和紅藻中的藻膽體是迄今已知的最大的捕光蛋白復合物，它位于膜表面，并與位于膜中的光和反應中心結合，能將吸收的太陽光以極高的效率傳遞給光合反應中心以便進一步轉化為有機物并釋放氧氣。這個巨大的超分子復合體的組裝機制和光能在其中的傳遞機制一直是光合作用研究領域的前沿熱點問題。

　　 膜生物學國家重點實驗室隋森芳教授研究組長期致力于利用冷凍電鏡技術研究與生物膜相關的重要蛋白質復合物的結構與功能，曾發現了藍藻發菜和藍藻魚腥藻的完整藻膽體的電鏡結構。近期該研究組攻克了藻膽體在冷凍制樣時鹽濃度高、穩定性差、具有優勢取向等難題，獲得了近原子分辨率的冷凍電鏡結構，其中整體結構分辨率為3.5，核心區域分辨率達到3.2。這是第一個完整藻膽體的近原子分辨率的三維結構，也是迄今為止報道過的分辨率高于4的最大的蛋白復合體結構，該復合體理論分子量為16.8MDa，包含862個蛋白亞基。

　　 該研究工作首次解析出了所有連接蛋白在功能組裝狀態下的結構；首次觀察到這些連接蛋白有序地形成了超分子復合體的結構骨架；首次確定了藻膽體中全部2048個色素的整體排布，并推測出了多條新的能量傳遞途徑，為進一步理解藻膽體內的能量傳遞機制提供了堅實的基礎。該研究成果于2017年10月19日在國際學術期刊Nature上發表。