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浙大冷凍電鏡中心助力又一高水平文章發布

2020-11-20 11:03 發布人:系統管理員

      2020年 11月20日,國際頂級雜志《科學》(Science)在線發表了浙江大學醫學院張興教授團隊的最新科研成果。該團隊在全球率先解析了一種古老的光合細菌——綠硫細菌的光合反應中心空間結構,刷新了人類對古老光合生物的光合作用機理的認知,對于理解光合作用反應中心的“認祖歸宗”(即進化生物學研究)具有重要的啟示,對于利用植物光合作用原理,探索改善體內缺氧環境,創新疾病的診治手段有重要的前瞻性意義,是醫學院在源頭創新探索基本生命規律領域的一個新的標志性科研成果。

    綠硫細菌是光合細菌大家庭中的一員,這類細菌能夠從硫化氫、膠體狀硫黃和硫代硫酸鹽等物質獲得電子而進行厭氧的光合作用。盡管綠硫細菌已被發現數十年了,科學家們對它內部的光合作用系統的詳細構造仍然了解甚少。這也使得它成為七大門類光合細菌中唯一一類反應中心空間結構沒有被解析的光合細菌。首要原因在于綠硫細菌反應中心的樣品制備極其困難。這是因為綠硫細菌作為一種厭氧菌對周圍環境要求非??量?,反應中心復合體在有氧條件下極不穩定,低濃度的氧氣就容易導致其變性。另一個原因是早期對于生物大分子結構的解析主要借助X射線晶體學,這種方法需要較多的樣品且對樣品的純度和均一度都有很高的要求。雙重因素下解析綠硫細菌反應中心的結構變得困難重重。

    張興科研團隊通過冷凍電鏡技術,很好地解決了這一難題。他們優化了樣品制備的各環節,獲得了足夠的蛋白樣品,收集了近萬張樣品顆粒的電子顯微鏡成像圖片,最終在世界上首次解析了綠硫細菌反應中心的結構,分辨率高達2.7埃,首次揭開了古老綠硫細菌反應中心的廬山真面目。

圖1 綠硫細菌光合作用系統及內周捕光天線-反應中心復合體結構模型

    論文第一作者為浙江大學醫學院附屬邵逸夫醫院/浙江大學冷凍電鏡中心博士后陳景華,通訊作者為浙江大學醫學院附屬邵逸夫醫院/浙江大學冷凍電鏡中心、良渚實驗室張興教授和中國科學院植物研究所匡廷云院士、沈建仁研究員。本研究的冷凍電鏡數據在浙江大學冷凍電鏡中心收集。( 原文鏈接:https://science.sciencemag.org/content/370/6519/eabb6350

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