天天日一日操一操,免费吃奶摸下激烈视频网址,在线一级av网址,亚洲天堂视频在线免费

中國海洋大學在紫色光合細菌RC-LH1超分子復合物結(jié)構(gòu)與功能研究中取得新進展
http://www.netislanduk.com  2024年10月15日  來源:華禹教育網(wǎng)

  近日,中國海洋大學海洋生命學院、海洋生物多樣性與進化教育部重點實驗室、深海圈層與地球系統(tǒng)前沿科學中心張玉忠教授團隊與華中農(nóng)業(yè)大學高軍教授合作,在Science Advances發(fā)表題為“Architectures of photosynthetic RC-LH1 supercomplexes from Rhodobacter blasticus”(生芽紅細菌光合膜蛋白超分子復合物RC-LH1的結(jié)構(gòu)與組裝機制)的研究論文。海洋生命學院劉魯寧教授、張玉忠教授和華中農(nóng)業(yè)大學高軍教授為該論文的共同通訊作者,海洋生命學院王鵬副教授為并列第一作者。中國海洋大學是該論文的第一完成單位和通訊作者單位。
  
  光合作用是植物、藻類和許多微生物將太陽能轉(zhuǎn)化為化學能的關鍵過程,為地球上的大多數(shù)生命提供能量。光合厭氧紫細菌是地球上最早出現(xiàn)的生命之一,也是研究細菌光合作用的理想模式生物。在紫細菌中,光反應首先發(fā)生在光化學反應中心(Reaction Center,RC)和捕光復合物1(Light-harvestingcomplex1,LH1)形成的超分子光合膜蛋白元件RC-LH1中。RC-LH1由多個αβ-異二聚體組成的LH1天線環(huán)繞在RC周圍,LH1將激發(fā)光能傳遞給RC,隨后發(fā)生光誘導的電荷分離反應,產(chǎn)生的電子再通過RC-LH1結(jié)合的醌分子向下游傳遞,驅(qū)動化學能轉(zhuǎn)化。紫色光合細菌的RC復合物是第一個被晶體解析的膜蛋白結(jié)構(gòu),并獲得1988年諾貝爾化學獎。盡管RC-LH1在光合反應中的功能具有一定的保守性,但在不同光營養(yǎng)細菌中,其組裝及結(jié)構(gòu)差異顯著。
  
  為深入探究紫色光合細菌的結(jié)構(gòu)差異及其在光捕獲和電子傳遞中的優(yōu)化策略,本研究選擇了典型的生芽紅細菌(Rhodobacterblasticus)作為研究對象,其具有能夠產(chǎn)生二聚體RC-LH1復合體的能力。通過冷凍電鏡技術,研究解析了該菌株中兩種RC-LH1復合物的高分辨率結(jié)構(gòu),首次揭示了其在光合作用中的結(jié)構(gòu)特點。研究發(fā)現(xiàn),Rba.blasticus的RC-LH1復合物有單體和二聚體兩種組裝形式(圖1)。RC-LH1單體由一個光反應中心(RC)和一個開放的LH1環(huán)組成,該環(huán)包含15個αβ異二聚體亞基,形成了一個不完全閉合的環(huán)狀結(jié)構(gòu),缺口由跨膜多肽PufX填充。RC-LH1二聚體則由兩個RC-LH1單體組合而成,在其二聚化界面處,兩個PufX亞基相互交叉,促成了二聚體的形成。與模式光合紫色細菌類球紅細菌Rhodobacter sphaeroides相比,Rba.blasticusRC-LH1二聚體作用界面和相互作用存在較大差異,導致其形成了更扁平的二聚體構(gòu)象。且生芽紅細菌Rba.blasticusRC-LH1二聚體相比類球紅細菌Rba.sphaeroides多包含兩個LH1復合體,并且缺少PufY亞基。這些特異的結(jié)構(gòu)特征導致生芽紅細菌RC–LH1二聚體形成相對封閉的“S形”LH1環(huán)。


  圖1.野生型生芽紅細菌RC-LH1光合復合物單體(A)和二聚體(B)的冷凍電鏡結(jié)構(gòu)。
  
  文章進一步詳細描述了Rba.blasticus的RC-LH1復合物中電子載體醌/醌醇交換的可能途徑,發(fā)現(xiàn)了多個UQ-10醌分子在復合物內(nèi)的分布,以及PufX介導的開口和通道結(jié)構(gòu)(圖2)。研究進一步證明,這種相對封閉的“S形”LH1環(huán)對RC-LH1二聚體的電子傳遞速率有顯著的影響。這一實驗結(jié)果有力的證實了RC-LH1復合物中LH1環(huán)開口對醌/醌醇的擴散起到了關鍵的調(diào)節(jié)作用,在光合作用中能量和電子傳遞過程中至關重要。


  圖2.RC–LH1超分子復合物的質(zhì)體醌轉(zhuǎn)運途徑。(A)單體RC–LH1的醌轉(zhuǎn)運途徑。(B)二聚體RC–LH1的醌轉(zhuǎn)運途徑。箭頭表示醌分子擴散途徑。
  
  隨后,研究進一步探討了不同細菌RC-LH1光合復合物在結(jié)構(gòu)上的多樣性和精細的模塊化組裝過程。不同的光營養(yǎng)細菌通過靈活高效的進化策略,優(yōu)化了其光捕獲和電子傳遞的機制。這些特征和調(diào)節(jié)機制使得光合細菌能夠在外界環(huán)境不斷變化和競爭激烈的生態(tài)系統(tǒng)中,持續(xù)高效地利用光能,確保其生存優(yōu)勢。
  
  本研究不僅加深了我們對光合作用基本機制的理解,還為設計人工光合系統(tǒng)和開發(fā)新型可再生能源技術提供了寶貴的靈感。通過模仿自然界的這些精巧設計,有望開發(fā)出更高效、更環(huán)保的能源解決方案。
  
  張玉忠教授研究團隊長期從事光合作用的研究,本研究是繼藍藻光合膜結(jié)構(gòu)(NatPlants,2020,6:869)、隱藻PSI–LHCI和PSII結(jié)構(gòu)(PlantCell,2023,35:2449;NatCommun,2024,15:4999)及共生甲藻PSI–LHCI和結(jié)構(gòu)(NatCommun,2024,15:2392)研究之后又一個光合作用研究的重要進展。
  
  該論文由中國海洋大學、華中農(nóng)業(yè)大學等單位相關學者合作完成。本研究得到了科技部重點研發(fā)項目、國家自然科學基金的支持。
  
  通訊員:李春陽
  
  相關鏈接:https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adp6678
 關于中國海洋大學更多的相關文章請點擊查看 

特別說明:由于各方面情況的不斷調(diào)整與變化,華禹教育網(wǎng)(www.netislanduk.com)所提供的信息為非商業(yè)性的教育和科研之目的,并不意味著贊同其觀點或證實其內(nèi)容的真實性,僅供參考,相關信息敬請以權威部門公布的正式信息為準。