【辦學(xué)40年·海洋學(xué)術(shù)講座】紫色光合細(xì)菌核心復(fù)合物的結(jié)構(gòu)與功能研究進(jìn)展

主講專家：于龍江

主辦單位：海洋科學(xué)與技術(shù)學(xué)院

報(bào)告時(shí)間：2025年8月22日9點(diǎn)30分

報(bào)告地點(diǎn)：H254

主要內(nèi)容：

光合作用是地球上最重要的化學(xué)反應(yīng)，為人類社會(huì)的發(fā)展提供了必不可少的物質(zhì)基礎(chǔ)。光合生物經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的進(jìn)化，形成了多種光捕獲策略來(lái)吸收特定波段的太陽(yáng)光，從而使它們生長(zhǎng)在不同的棲息地。放氧光合生物主要是利用葉綠素作為主要的色素，其長(zhǎng)波長(zhǎng)吸收在680-750 nm，而進(jìn)化上更古老的不放氧光合細(xì)菌則利用細(xì)菌葉綠素作為主要的捕光色素，其光吸收范圍從700 nm到超過(guò)1000 nm。在紫色光合細(xì)菌中，含有細(xì)菌葉綠素a的核心捕光復(fù)合物（LH1）最大吸收值通常在870-970 nm，而含有細(xì)菌葉綠素b的可以到1020 nm。這些獨(dú)特的光譜特性，都是由核心捕光天線復(fù)合物的特殊結(jié)構(gòu)所決定的，這就使得紫色光合細(xì)菌避免了與其他光合生物的能量競(jìng)爭(zhēng)，同時(shí)避開(kāi)了水分子的吸收區(qū)。

近年來(lái)，隨著晶體學(xué)和冷凍電鏡技術(shù)的飛速發(fā)展，大量的紫色光合細(xì)菌核心復(fù)合物的三維空間結(jié)構(gòu)得到了解析，包括常見(jiàn)的模式物種和一些極端環(huán)境光合細(xì)菌。通過(guò)結(jié)構(gòu)對(duì)比，我們可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)于反應(yīng)中心的結(jié)構(gòu)是高度保守的，核心捕光天線的保守性也很高，主要是由ab異質(zhì)二聚體組成的LH1亞基，但是其空間結(jié)構(gòu)和色素組成則表現(xiàn)出多樣性。例如，核心復(fù)合物有單體形式，也有二聚體形式；LH1的整體結(jié)構(gòu)有封閉環(huán)狀的，有含有輔助蛋白的半封閉狀的，還有半環(huán)形狀的；細(xì)菌葉綠素的分布有普通型和LH2型，類胡蘿卜素的含量和排列也呈現(xiàn)出多種不同形式；異源構(gòu)建的不同菌種LH1復(fù)合物則表現(xiàn)14對(duì)和15對(duì)的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，類胡蘿卜素的種類同時(shí)也發(fā)生了變化。

主講人簡(jiǎn)介：

  于龍江，男，博士，中國(guó)科學(xué)院植物研究所研究員、博士生導(dǎo)師，國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃首席科學(xué)家。長(zhǎng)期從事光合復(fù)合物的結(jié)構(gòu)與功能研究，運(yùn)用生物化學(xué)、物理化學(xué)、結(jié)構(gòu)生物學(xué)和分子生物學(xué)等多學(xué)科技術(shù)，系統(tǒng)探索極端光合微生物的光合作用機(jī)制及光合復(fù)合物的分子組裝機(jī)制。主持科技部、國(guó)家自然科學(xué)基金委及中國(guó)科學(xué)院多項(xiàng)科研項(xiàng)目，以第一作者或通訊作者（含共同）在Nature、Science、Nature Communications等國(guó)際期刊發(fā)表論文30余篇。