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我院在光合膜蛋白研究领域取得重要进展

发布时间：2026-03-11

近日，我院分子细胞生物学教育部重点实验室田立荣副教授联合中国科学院物理研究所在光合膜蛋白研究领域取得重要进展。研究成果“Structural basis of diadinoxanthin-Chl a/b-binding proteins in the photosystem I supercomplex of Euglena gracilis”发表在在国际顶级学术期刊《Science Advances》。

光合作用是自然界极为重要的生化反应，为地球生命提供了必需的能源与氧气。其中，藻类作为全球初级生产力的重要组成部分，贡献了接近50%的光合产率。深入解析光系统精细结构、功能调控及分子机理，是理解光合作用基本规律的关键，也是当前生命科学与能源科学研究的前沿热点。纤细裸藻（Euglena gracilis）作为一种特殊的次级内共生绿系光合鞭毛藻，其光合体系既保留了绿系藻类与陆生植物的特征，又兼具红系藻类的特有色素，是研究光合装置演化多样性的关键模型。多年来，获取其原子水平的结构信息一直是国际光合研究领域的攻坚目标。

田立荣团队利用单颗粒冷冻电镜技术（Cryo-EM），成功获得了纤细裸藻分辨率高达2.23 Å的PSI-LHCE超级复合物结构，在原子水平上清晰绘制了由8个核心亚基与16个捕光天线蛋白（LHCE）构成的巨型超分子结构。该超级复合物展现出极高的组分异质性与演化复杂性：16个外周天线亚基并非简单的同源重复，而是由12个Lhca蛋白与4种由Lhcbm基因编码的蛋白精密组装而成。这种高度异质性的天线排布在已知的光合系统结构中极为罕见，揭示了裸藻在适应复杂水体光环境过程中，通过招募不同功能的捕光蛋白优化能量捕获效率的分子策略。研究成果不仅刷新了对PSI-LHCI结构多样性的认知，也为深入理解二次内共生藻类光合装置的演化机理提供了重要结构证据。

纤细裸藻PSI-LHCE超级复合物的整体结构

我院博士生白天宇、中国科学院物理研究所博士后毛志远和孙大鹏副研究员为论文共同第一作者。田立荣副教授与中国科学院物理研究所王玉梅副研究员为论文共同通讯作者。该工作获得了国家自然科学基金项目的资助。

原文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aea5561