我国学者发现高等植物次要捕光复合物晶体结构

突破高等植物光合膜蛋白之谜：常文瑞课题组揭示CP29晶体结构

日前，在国际知名学术期刊《自然—结构与分子生物学》上，中国科学院生物物理研究所的常文瑞课题组公布了关于高等植物光合膜蛋白的重要成果——菠菜次要捕光复合物CP29的2.8?视角分辨率的三维晶体结构。这一突破性的研究，标志着我国在光合膜蛋白研究领域取得了重要进展。

植物的光合作用，始于捕捉光能。在光系统Ⅱ的核心复合物周围，有一个高效的捕光天线系统。而CP29作为其中的一员，是最大的蛋白，对于维持PSⅡ-LHCⅡ超大复合物起到关键作用。除了捕获太阳能并将能量传递到反应中心，CP29还担任桥梁角色，连接LHCⅡ与反应中心，实现能量的有效传递。尤其在高光照条件下，CP29在植物的光保护机制中发挥着关键作用。

获得CP29的晶体结构并非易事。由于其含量较低，结合多种色素分子，存在见光不稳定性，因此获取足够量、稳定且均一的蛋白样品用于晶体生长极具挑战。常文瑞课题组经过5年多的艰苦努力，攻克了这一难题，独立完成了包括蛋白的分离纯化、晶体生长以及结构等全部工作。

这项研究不仅了CP29的晶体结构，还纠正了多年来广泛应用的预测模型。根据晶体结构，研究人员发现CP29的完整精确的色素网络，每个单体结合了13个叶绿素（Chl）分子及3个类胡萝卜素分子。其中，有5个叶绿素是首次发现，并发现了一个特殊的叶绿素对，其配位方式在光合膜蛋白中也是独一无二。研究中还发现了两个重要的色素簇，它们可能涉及能量的进出口和光保护等机制。

CP29这一重要光合膜蛋白的三维结构测定，为我们从原子水平深入研究高等植物的次要捕光复合物提供了结构基础，有助于深入理解其高效捕光、能量传递以及光保护等机制。这一成果是继常文瑞课题组之前对菠菜LHCⅡ晶体结构之后，在光合膜蛋白晶体结构研究领域的又一突出贡献。它不仅展示了我国在光合作用机理研究领域的领先地位，也为进一步推动膜蛋白三维结构研究做出了重要贡献。这一成果将为我们更深入地理解植物光合作用，以及提高农作物光能利用效率的新途径提供重要依据。