我国学者发现-高等植物次要捕光复合物晶体结构

最近，国际顶级学术期刊《自然结构与分子生物学》公布了中科院生物物理研究所常文瑞院士课题组的一项重大突破。他们成功了高等植物光合膜蛋白中，菠菜次要捕光复合物CP29的超高分辨率三维晶体结构。此次成果的分辨率达到了国际领先的2.8，这是全球首次揭示高等植物次要捕光复合物的晶体结构。

植物的光合作用始于捕光阶段，而光系统Ⅱ的核心复合物外围拥有一个极其复杂且高效的捕光天线系统。在这个系统中，CP29作为一个重要的桥梁和支柱，连接着主要捕光复合物LHCⅡ与反应中心。它不仅是光系统Ⅱ外周最大的蛋白，也是维持PSⅡ-LHCⅡ超大复合物稳定性的关键。

多年来，CP29的晶体结构一直是国际科学界的难题。由于其含量较低、结合多种色素分子且存在见光不稳定性，获取稳定、均一的蛋白样品以供晶体生长非常困难。即便得到晶体，其衍射能力往往很差，无法用于结构。常文瑞课题组经过长达5年多的不懈努力，终于攻克了这一难题，率先了CP29的晶体结构。

这一成果纠正了以往预测模型中的错误，并揭示了CP29完整精确的色素网络。每一个CP29单体结合了13个叶绿素分子和3个类胡萝卜素分子。令人惊奇的是，研究人员在晶体结构中发现了5个新的叶绿素分子和一个特殊的叶绿素对，其配位方式在光合膜蛋白中也是首次发现。晶体结构还揭示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的潜在中心。

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次要捕光复合物的高效捕光、能量传递及光保护等机制提供了宝贵的结构基础。继2004年常文瑞课题组菠菜LHCⅡ晶体结构之后，这一成果再次将我国在光合作用机理和膜蛋白三维结构等领域的研究推向国际领先行列。它不仅揭示了植物如何利用太阳能进行光合作用的关键机制，也为未来的农业生产和能源研究提供了重要的理论依据和实践指导。这项研究不仅展示了我国在生物学领域的强大实力，也为全球科学界提供了新的视角和研究方向。