研究揭示隱藻的光適應與捕光調節機制

中國科學院生物物理研究所李梅研究組在隱藻的光適應與捕光調節機制方面再獲新進展。相關論文近期發表于《自然-通訊》。

放氧光合作用是自然界中重要的生命過程，可以將光能轉化為化學能，合成有機物的同時釋放氧氣，為地球上絕大多數生命提供物質和能量。隱藻是由紅藻經次級內共生過程演化出的一類單細胞真核微藻，具有極其獨特的捕光天線，包括位于類囊體膜內的葉綠素 a/c 結合蛋白（CAC）和結合在類囊體膜外腔側的藻膽蛋白（PBP）。由于缺少隱藻光系統的結構信息，其核心與捕光天線的組裝方式及其捕光調節機制尚不清楚。

研究人員從平臺生長期的隱藻細胞中分離提取到了隱藻PSII-CAC復合物樣品，并解析了其2.6埃分辨率的單顆粒冷凍電鏡結構。該結構顯示，隱藻中PSII核心與捕光天線CAC的結合方式與已往報道的其它光合生物PSII有很大不同，其CAC蛋白呈帶狀結合在PSII核心的兩側。在復合物中還發現一個新的核心-天線連接蛋白CAL-II，對整個復合物的形成和穩定至關重要。該研究還對復合物中的色素分子進行了指認，并據此對CAC天線-光系統核心之間的能量途徑進行了繪制，并探討了隱藻PSII-CAC復合物的裝配及作用機理，為理解隱藻的光能利用及環境適應機制提供了結構基礎和新穎見解。

值得一提的是，2024年5月11日該研究團隊還在《通訊生物學》發表研究論文，報道了處于不同生長時期隱藻中四種PSI-CAC復合物的結構。該項工作重點揭示了隱藻類PSI中一個新的核心亞基PsaQ以及膜內天線CAC依賴于生長時期的重排機制，并推測了隱藻中腔側藻膽蛋白與光系統的結合模式。

相關論文信息：

https://doi.org/10.1038/s41467-024-51206-y

https://doi.org/10.1038/s42003-024-06268-5