近日，中國科學院植物研究所韓廣業團隊與合作者利用冷凍電鏡技術首次解析了隱藻光系統II-捕光天線超級復合體的高分辨率（2.47埃）冷凍電鏡結構。相關研究成果發表于《自然-通訊》。
光系統II（PSII）是放氧光合生物利用太陽能進行光驅動裂解水反應的場所，它由具有放氧功能的核心復合體和具有光能捕獲、傳遞功能的捕光天線系統組成。隱藻作為一種在進化上具有獨特地位的單細胞真核放氧光合生物，能夠在海洋和淡水環境中生長，在全球碳循環和生物地球化學循環中發揮重要作用。隱藻光系統色素膜蛋白復合體含有葉綠素a/c和特殊的類胡蘿卜素異黃素等色素分子，不僅拓展了吸收光譜，還在光保護方面發揮重要作用。但是，此前關于隱藻光系統II-捕光天線復合體的結構及其光能利用和調節機制并不清楚。
對此，韓廣業團隊與合作者利用冷凍電鏡技術首次解析了隱藻光系統II-捕光天線超級復合體的高分辨率（2.47埃）冷凍電鏡結構。該超級復合體是具有C2對稱性的同源二聚體，整體由兩個PSII核心復合體及12個異黃素—葉綠素a/c蛋白天線亞基及2個特殊的葉綠素a結合蛋白（CCPII-S）天線亞基組成，包含60個蛋白亞基，300個色素分子，總分子量約為1.1 MDa。12個ACPII亞基對稱地結合在PSII核心復合體兩側，呈現了不同于目前已觀察到的其它真核藻類及高等植物PSII捕光天線排列和結合形式。
他們發現，CCPII-S擁有一個單跨膜螺旋的N端和一個較長的C端，不僅介導了外圍ACPII亞基之間及天線與PSII核心的結合，還參與了外圍ACPII天線亞基與PSII核心之間的能量傳遞。
該研究成果打破了原有對真核光合生物光系統II捕光天線復合體存在形式及其超分子組裝結構的認識，為揭示浮游光合生物隱藻在水下波動光環境下有效吸收和耗散光能的分子機制提供了重要結構基礎，有助于理解光合生物光合系統的進化機制和光適應機制，將對設計新型光能利用光合系統和高光效作物及飼草提供重要啟示。
相關論文信息：
https://doi.org/10.1038/s41467-024-48878-x