子科生物報(bào)道：光合作用是地球上規(guī)模最大的太陽能轉(zhuǎn)換過程，光合生物利用光能將無機(jī)物轉(zhuǎn)化為有機(jī)物同時(shí)釋放出氧氣（或生成硫單質(zhì)），是自然界最高效的太陽能固定“機(jī)器”。綠硫細(xì)菌是一類厭氧型光合細(xì)菌，誕生在大約35億年前，是最古老的光合細(xì)菌之一。

綠硫細(xì)菌的光合作用系統(tǒng)包括外周捕光天線綠小體（chlorosome）、內(nèi)周捕光天線FMO（Fenna-Matthews-Olson）和鑲嵌于細(xì)胞膜上的反應(yīng)中心（GsbRC）。綠硫細(xì)菌的光反應(yīng)中心為鐵-硫型（type-I型），核心由兩個(gè)相同的蛋白亞基構(gòu)成（即同質(zhì)二聚體）。綠硫細(xì)菌內(nèi)周捕光天線FMO向反應(yīng)中心的能量傳遞效率在35%-75%之間，顯著低于高等植物外周天線LHCI向PSI核心的能量傳遞效率（接近100%）。目前，綠硫細(xì)菌的光合作用反應(yīng)中心能量捕獲、傳遞和轉(zhuǎn)化的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)尚未被解析。

浙江大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院張興課題組與中科院植物所光合膜蛋白結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究團(tuán)隊(duì)合作，解析了綠硫細(xì)菌（Chlorobaculum tepidum）內(nèi)周捕光天線FMO-反應(yīng)中心復(fù)合物（FMO-GsbRC）的2.7埃冷凍電鏡結(jié)構(gòu)。這項(xiàng)工作攻克了包括蛋白分離純化困難等在內(nèi)的諸多難題，并首次揭示了水溶性捕光天線FMO與反應(yīng)中心形成的復(fù)合物結(jié)構(gòu)。

復(fù)合物內(nèi)部獨(dú)特的色素分子空間排布顯示，內(nèi)周天線FMO與反應(yīng)中心之間的細(xì)菌葉綠素相隔距離較遠(yuǎn)，是導(dǎo)致內(nèi)周捕光天線向反應(yīng)中心傳能效率較低的主要原因。同時(shí)，綠硫細(xì)菌反應(yīng)中心兼具type-I型和type-II型反應(yīng)中心的一些特征，如：葉綠素分子數(shù)量較其他type-I型反應(yīng)中心明顯減少，而與放氧生物光系統(tǒng)II（PSII）核心的葉綠素分子數(shù)量接近；天線葉綠素分子（antenna BChls）在電子傳遞的中心葉綠素分子兩側(cè)呈簇狀排列，與PSII核心的葉綠素排列類似，不同于其他type-I型反應(yīng)中心。這項(xiàng)工作對于進(jìn)一步探究光合作用反應(yīng)中心的進(jìn)化具有重要科學(xué)意義。

該研究于11月20日以長文形式在線發(fā)表于國際著名學(xué)術(shù)期刊Science，植物所博士畢業(yè)生陳景華（現(xiàn)為浙江大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院博士后）為本論文第一作者，浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院張興教授和中科院院士、植物所匡廷云研究員為共同通訊作者。研究得到科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金和中國科學(xué)院等項(xiàng)目資助。