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研究人员揭示了自然光合作用机制的分子结构

生物膜在塑造细胞、感知外部环境、分子运输和为生命产生能量等方面发挥着重要作用。最重要的生物膜之一是植物、藻类和蓝藻产生的类囊体膜,它进行光合作用的光反应。

利物浦大学的研究人员从一个蓝藻模型中前所未有的详细揭示了类囊体膜的分子结构和组织结构。这项发表在《自然-植物》杂志上的研究可能会帮助研究人员发现新的和改进的用于能源生产的人工光合作用技术。

领导这项研究的刘鲁宁教授解释说:“蓝藻进行类似植物的光合作用。因此,实验室培养的蓝藻类囊体膜是研究和调节植物光合作用的理想模型系统。

研究人员使用最先进的原子力显微镜(AFM)来探测类囊体膜内光合作用蛋白的结构和组织。这一结果揭示了类囊体膜如何调节不同光合蛋白的丰度并形成结构可变的复合物以适应变化的环境。

这篇论文的第一作者赵龙胜博士说:“我们观察到不同的蛋白质复合物在类囊体膜上有它们特定的位置。我们还可视化了不同的光合复合体可以彼此靠近,这表明这些光合复合体可以形成'超复杂'结构来促进这些蛋白质复合体之间的电子传递。”

刘鲁宁教授补充说:“结构生物学方法的发展极大地提高了我们对个体光合复合体的理解。然而,这些技术对于研究膜多蛋白在其原生膜环境中的组装和相互作用存在局限性。我们的研究证明了AFM在探索复杂、动态膜结构和瞬时蛋白组装方面的能力和潜力。

研究人员希望他们正在进行的工作能够帮助找到调节作物光合效率的方法,从而促进植物生长和生产力。

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