研究人员发现了细菌光合作用的新见解

　　

利物浦大学的研究人员及其合作者对细菌光合作用有了新的认识。

利用尖端技术，研究人员揭开了紫色细菌关键光合蛋白复合物的复杂细节图像。这些图像揭示了这些微生物是如何利用太阳能的。

今天发表的这项研究不仅促进了科学家对细菌光合作用的理解，而且在开发用于清洁能源生产的人工光合系统方面也有潜在的应用。

像植物一样，许多细菌已经进化出一种非凡的能力，通过一种被称为细菌光合作用的过程将光转化为能量。这种重要的生物反应使微生物在生态系统的全球营养循环和能量流动中发挥至关重要的作用，并形成水生食物链的基础。研究古代细菌的光合作用也有助于理解地球上生命的进化。

这项最新工作展示了来自芽Rhodobacter blasticus的光合反应中心-光收集复合物(RC - LH1)的高分辨率结构，这是一种了解细菌光合作用的模式生物。

来自利物浦大学、中国海洋大学、华中农业大学和赛默飞世尔科技公司的合作者组成的研究小组，拍摄了RC-LH1膜蛋白超复合物的单体和二聚体的详细图像。这些结构揭示了区别于其近亲的独特特征，突出了紫色细菌光合系统的显着变异性。

利物浦大学微生物生物能量学和生物工程系主任刘鲁宁教授说:“通过揭示这些自然光合作用机制，我们为设计更有效的光收集和能量转导系统或细胞开辟了新的途径。”这项研究代表了我们对细菌如何优化其光合机制的理解向前迈出的重要一步，为未来的清洁能源创新提供了有价值的见解。”

与其他模式物种的对应物相比，RC−LH1二聚体的一个独特特征是其更平坦的构象。这种结构为细菌的特定膜曲率和能量传递效率提供了基础。与一些相关的细菌不同，在RC−LH1结构中，母芽胞杆菌缺乏一种叫做PufY的蛋白质成分。研究表明，它的缺失与额外的光收集亚基相补偿，创造了一个更封闭的LH1结构。这被确定为影响RC-LH1结构的电子传递速率。

这项系统的研究，整合了结构生物学、硅模拟和光谱研究，为细菌光合复合体如何组装和介导电子转移(能量产生的关键过程)提供了新的见解。

首席研究员刘鲁宁教授补充说:“我们的发现证明了光合复合体的结构多样性，即使是在密切相关的细菌物种之间。这种可变性可能反映了对特定环境条件的不同进化适应。我们很高兴能够在光合作用机制和进化的研究中贡献这样的分子细节。”