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关于光合作用中的蛋白质!

丁香园

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我搞的是光合作用中的蛋白质。现在大家似乎都乐意去研究最前沿、最热门的东西,如干细胞、信号转导、神经生物学、细胞分化及衰老等,而基础研究受到了大家的冷落。光合作用是绿色植物、藻类和某些光合细菌在光照下将光能转化为化学能,并利用二氧化碳和水等无机物合成有机物同时释放氧气的过程,是地球上最重要的化学反应。

光合作用在叶绿体上进行,包括光反应和暗反应两个过程,其中光反应是由光系统I(photosystem I,PSI)和光系统II(photosystem II,PSII)协同完成的。PSⅡ主要完成光的捕获(light-harvesting)、电子的分离以及分子氧的产生(oxygen evolution)。

PSⅡ是一个广泛存在于植物、藻类及蓝细菌中的类囊体膜上的色素蛋白复合体,它能够驱动被光激活的电子从水向质体醌传递,并伴随分子氧的产生。

PSⅡ是一个由多个亚基组成的色素蛋白大分子复合体,共由20多个多肽组成,包括反应中心复合体(D1、D2蛋白和Cyt b559等)、叶绿素集光蛋白(CP47、CP43)、外周叶绿素集光蛋白(LHC II)、3个与放氧有关的外周多肽(33kD、24kD、18kD)以及位于PSⅡ复合体中的各电子传递体,其中大部分亚基都是膜内在蛋白,包括叶绿素结合蛋白CP47和CP43,反应中心D1和D2蛋白以及细胞色素b559的α、β亚基。

能够完成水的光解(希尔反应)的最小的PSⅡ功能单位至少包含8个多肽——两个反应中心蛋白D1、D2(它们结合P680,两分子脱镁叶绿素,QA和QB)、Cyt b559(目前还不太清楚其功能)、叶绿素a结合蛋白CP47、C43、外周蛋白33kD和至少一种小的跨膜蛋白(psbⅠ蛋白,分子量低于10kD)。

Zouni、Kuhl、Shen和Kamiya在2000年分别得到了嗜热蓝藻的具有高放氧活力的PSⅡ晶体并解析出分辨率为3.8A的晶体结构图谱,给出了参与激发能传递和电子传递的大多数蛋白亚基和辅因子的空间位置, 特别是确定了锰簇(直接催化水的光解反应)的空间位置(发表在Nature上)。

而Shen等在2002年用同样的材料解析出3.7A的晶体结构图谱。

令人高兴的是,中国科学家在2004年成功的制备了LHC II的晶体,并衍射出分辨率为2.7A的晶体图谱。文章刊登在Nature上,而且那期的Nature封面用的就是那个图谱。这的确是令国内学术界为之振奋的消息。

说了这么多,附上这篇文献以激励自己和大家。再附上一篇光合方面很牛的人James Barber的综述一篇,感兴趣的朋友可以看看。

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