我科学家发现高等植物次要捕光复合物的晶体结构

对实现“人工光合作用”具有重要意义

日前，国际著名期刊自然结构分子生物学在线发表了中科院生物物理所常文瑞院士课题组关于高等植物光合膜蛋白——菠菜次要捕光复合物CP29的2.8分辨率三维晶体结构的论文。这是继2004年该课题组解析了菠菜主要捕光复合物LHCII晶体结构之后的又一重要突破，也是国际上首个高等植物次要捕光复合物的晶体结构。

自然界的光合作用是由一系列镶嵌在光合膜上的蛋白色素复合物（如光系统I和光系统II）协同配合来实现的。对于这些蛋白复合物精确三维结构的研究，将对阐明光合作用的分子机理，并以此为基础利用、模拟光合作用，实现“人工光合作用”将具有重要意义。

植物光合作用的原初反应是从捕光开始的，在光系统II核心复合物的外周有一个复杂而高效的捕光天线系统，它由位于最外周的主要捕光复合物LHCII和位于LHCII与反应中心之间的次要捕光复合物CP29、CP26和CP24共同构成。CP29是最大的蛋白，它不仅捕获太阳能并将能量高效传递到反应中心，还在LHCII与反应中心之间的能量传递中起到桥梁作用。

多年来，国际上一直没有解析CP29的晶体结构。欧洲几家实验室曾获得过CP29的微晶，但都因晶体质量难以提高而最终选择放弃。常文瑞课题组经过5年多的研究，率先独立解析了来源于高等植物菠菜的CP29晶体结构。

CP29晶体结构的解析，纠正了多年来很多功能研究中一直广泛应用的一个预测CP29模型。

CP29这一重要光合膜蛋白三维结构的测定，为从原子水平上深入研究高等植物次要捕光复合物的高效捕光、能量传递，尤其是光保护等能量调节机制提供了结构基础。

该项研究工作得到科技部、自然科学基金委和中科院的资助。