光合作用的生物利用光作为燃料，但有时也有太多的好事。
圣路易斯华盛顿大学的一项新研究揭示了蓝细菌或蓝绿藻的吸光天线的核心结构——包括既能收集能量又能阻止多余的光吸收的关键特征。这项研究发表在1月6日的《科学进展》(Science Advances)杂志上，对未来的能源应用产生了深刻的见解。
科学家们建立了一个名为“藻胆体”的大型蛋白质复合物的模型，它可以收集和传输光能。藻胆体允许蓝藻利用不同波长的光，而不是其他光合作用的生物，比如陆地上的绿色植物。
这种能力显著提高了整个太阳能光谱的光合作用的全球生产率——但它充满了风险。
刘“对于蓝细菌来说，过量的光吸收是不可避免的——有时是致命的，”刘海军说，他是化学研究的科学家。华盛顿大学的科学。刘是这项新研究的首席研究员和通讯作者，该研究由能源部(DOE)基础能源科学资助。
“We’ve在能量转移和调节的界面中发现了有趣的结构特征，”他说。“一种叫做非光化学猝灭的调节过程是由一种叫做橙色类胡萝卜素蛋白的蛋白质执行的。藻胆体的高分辨率结构将使我们能够更详细地了解这一过程。”
虽然研究人员已经知道，橙色类胡萝卜素蛋白有助于在强光条件下保护蓝藻，但他们并没有清楚地了解所有起作用的结构特征。
他们也不知道橙色类胡萝卜素蛋白在活蓝藻细胞中的位置和方式。
“当我们第一次达到现在的模式时，我们都惊呆了，”刘先生说。“我们立即注意到一种不活跃的橙色类胡萝卜素蛋白质实际上可以进入——或仅仅是舒适地进入——藻胆汁体和PSII(从藻胆汁体接收光化学反应能量的蛋白质复合物)之间的自由空间区域。然后，它就可以根据环境线索被招募或激活。”
这个结构由华盛顿大学的分析生物化学家和结构生物学家组成，包括Himadri Pakrasi, George William and Irene Koechig Freiberg艺术教授;科学。
该团队使用结构蛋白质组学结合结构建模来解决结构。几年前，Liu在Pakrasi的实验室与Michael Gross领导的团队合作，首次开发了这种方法。Michael Gross是Arts &医学院的免疫学和内科学专业。他们创造的这个独特的平台使他们比其他试图用电子显微镜、低温电子显微镜和其他技术来解决类似生物问题的实验室具有显著的优势。
这项新研究的基础科学基础有助于解释生物如何在光合作用早期最大化光合作用效率。这一主题也得到了华盛顿大学光合天线研究中心(PARC)的支持，该中心是美国能源部46个能源前沿研究中心之一，曾由Lucille P. Markey艺术与艺术特约教授Robert E. Blankenship领导。科学荣誉。
这项新工作将有助于未来设计生物混合或合成系统，利用光能。
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