雖然單體和三聚體之前已經(jīng)知道，當(dāng)前的研究工作，包括，微型光系統(tǒng)I（mini-PSI），二聚體和特殊的二聚體，擴展我們對自然界中光合作用機制多樣性的理解。
圖片來源: Ella Marushchenko
來自 Alexey Amunts 實驗室的 Annemarie Perez Boerema 與來自以色列和中國的科學(xué)家合作，重建了新型光系統(tǒng) I的原子模型。
這兩篇發(fā)表在《Nature Plants》雜志上的文章進一步闡明了生物能量復(fù)合體是如何在藍藻和藻類的光合膜中組裝和調(diào)節(jié)的。
產(chǎn)氧光合作用是將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，這種化學(xué)能量支撐著幾乎所有復(fù)雜生命形式的生存。能量轉(zhuǎn)換是由一個光合作用裝置驅(qū)動的，它可以在藍藻、藻類和植物的生物能膜中捕獲光子。光系統(tǒng)I 是這個過程的中心組成部分。
目前教科書光系統(tǒng)I的范例是藍藻細菌的三聚體結(jié)構(gòu)，以及藻類的單體。據(jù)《Nature Plants》雜志報道，清華大學(xué)和以色列特拉維夫大學(xué)合作的兩項新發(fā)現(xiàn)表明，淡水浮游生物Anabaena已經(jīng)有一種具有476種色素的二聚體的光系統(tǒng)I；而綠藻 Dunaliella 已經(jīng)優(yōu)化了一種最小形式的光系統(tǒng) I (mini-PSI)，以適應(yīng)高鹽環(huán)境和光脅迫。
來自Alexey Amunts實驗室(斯德哥爾摩大學(xué)，SciLifeLab)的Annemarie Perez Boerema使用冷凍電鏡來觀察光系統(tǒng)I的不尋常形式。
對魚腥藻光系統(tǒng) I 四聚體的首次研究表明，它的表面積增加，使光系統(tǒng)在生物能膜中富集。這為需要固氮酶活性的成熟期提供了有利條件。
第二項研究揭示了來自杜氏藻的mini-PSI，這是迄今為止所發(fā)現(xiàn)的這種類型最小的復(fù)合體。
科學(xué)家們還報道了新的能量途徑、色素結(jié)合位點和磷脂。與所有其他已知的對應(yīng)物不同，mini-PSI缺乏核心蛋白質(zhì)成分，而這些成分將與其他采光元件相互作用。這一觀察結(jié)果提示了先前未知的調(diào)節(jié)機制降低了周圍天線對環(huán)境適應(yīng)的關(guān)聯(lián)。
這兩項研究共同表明，光系統(tǒng)能夠進行光合作用顛覆了教課書中的描述。在不同物種中發(fā)現(xiàn)的構(gòu)造被認為是大自然偶爾制造的一個進化惡作劇，這對于探索生物能學(xué)基本問題的研究人員來說是一個有前景的消息。
文獻來源:
1 Ming Chen et al, Distinct structural modulation of photosystem I and lipid environment stabilizes its tetrameric assembly, Nature Plants (2020).
DOI: 10.1038/s41477-020-0610-x
2 Annemarie Perez-Boerema et al. Structure of a minimal photosystem I from the green alga Dunaliella salina, Nature Plants (2020).
DOI: 10.1038/s41477-020-0611-9
新聞報道：
https:///news/2020-03-cryo-em-reveals-unexpected-diversity-photosystems.html
譯文校稿：
LuLu
版權(quán)作品，未經(jīng)PaperRSS書面授權(quán)，嚴禁轉(zhuǎn)載，違者將被追究法律責(zé)任。
