來自中科院的消息，*生物物理研究所2月6日期刊Nature Structural & Molecular Biology在線發(fā)表論文，解析了高等植物光合膜蛋白——菠菜次要捕光復(fù)合物CP29的2.8 Å分辨率晶體結(jié)構(gòu)（Structural insights into energy regulation of light-harvesting complex CP29 from spinach）。

論文的通訊作者是*常文瑞院士。該項(xiàng)工作是繼2004年常文瑞院士課題組解析了菠菜主要捕光復(fù)合物L(fēng)HCII晶體結(jié)構(gòu)之后的又一重要突破，也是上*高等植物次要捕光復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu)。該研究工作在晶體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上深入分析討論了CP29的捕光、能量傳遞和光保護(hù)等功能。

光系統(tǒng)II次要捕光復(fù)合物CP29位于主要捕光復(fù)合物L(fēng)HCII與核心復(fù)合物之間的界面上，是維持PSII-LHCII超大復(fù)合物所必需的。CP29除了承擔(dān)捕獲太陽能并將能量傳遞到反應(yīng)中心外，還在LHCII與反應(yīng)中心之間的能量傳遞中起到橋梁作用。此外，CP29還參與強(qiáng)高光照條件下植物自身的光保護(hù)機(jī)制（如以熱的形式將過多的激發(fā)能耗散掉，即非光化學(xué)淬滅NPQ）。由于CP29在光系統(tǒng)II中的含量較低并且結(jié)合多種色素分子，存在見光不穩(wěn)定性，因而獲得足夠量并且穩(wěn)定、均一可用于晶體生長的蛋白樣品十分不易。而高等植物光合膜蛋白結(jié)晶是*的難題，即便獲得晶體也往往因?yàn)檠苌淠芰懿疃鵁o法用于結(jié)構(gòu)解析，因此，多年來一直沒有CP29的晶體結(jié)構(gòu)信息。

經(jīng)過5年多的潛心研究和不懈努力，常文瑞院士課題組zui終取得了突破，解析了來源于高等植物菠菜的CP29晶體結(jié)構(gòu)。晶體結(jié)構(gòu)顯示，CP29脫輔基蛋白具有三段跨膜螺旋和兩段位于類囊體腔側(cè)的兩親性螺旋，每個單體結(jié)合有13個葉綠素 （Chl）分子及3個類胡蘿卜素分子。CP29的晶體結(jié)構(gòu)與以前廣泛應(yīng)用的預(yù)測模型存在很大差異：在晶體結(jié)構(gòu)中，有5個葉綠素是新發(fā)現(xiàn)的，其中還包括一個主要捕光復(fù)合物L(fēng)HCII中也不存在的全新的葉綠素a615，并且預(yù)測模型中認(rèn)為的4個葉綠素混合占有位點(diǎn)也通過晶體結(jié)構(gòu)被明確的指認(rèn)為Chl a或Chl b。晶體結(jié)構(gòu)中發(fā)現(xiàn)了一個非常特殊的葉綠素對具有三明治式結(jié)構(gòu)特征，這種特殊的葉綠素配位方式在光合膜蛋白中尚屬*。另外，晶體結(jié)構(gòu)中還發(fā)現(xiàn)了兩個重要色素簇a615/a611/a612/Lut和Vio（Zea）/a603/a609，它們位于CP29分子表面并且分布在兩側(cè)，可能是能量傳遞途徑的進(jìn)出口和潛在的能量淬滅中心。根據(jù)晶體結(jié)構(gòu)，CP29中完整的色素網(wǎng)絡(luò)得以構(gòu)建。

該項(xiàng)研究工作為深入研究高等植物次要捕光復(fù)合物的捕光，能量傳遞，尤其是光保護(hù)等能量調(diào)節(jié)機(jī)制提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

作者簡介
常文瑞，結(jié)構(gòu)生物學(xué)家。*生物物理研究所研究員,博士生導(dǎo)師。 　　

個人經(jīng)歷
1940年出生于遼寧錦州。1964年畢業(yè)于南開大學(xué)化學(xué)系。1985～1987年在美國匹茲堡大學(xué)晶體學(xué)系做訪問學(xué)者，后于1990年、1993年和1995～1997年作為訪向教授分別在日本大阪大學(xué)蛋白質(zhì)研究所、美國匹茲堡大學(xué)生化與分子生物學(xué)系和美國喬治亞大學(xué)生化與分子生物學(xué)系作訪問研究。1993～1995和1997～2003年分別任生物大分子國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室常務(wù)副主任和副主任，歷任中國晶體學(xué)會常務(wù)理事、副理事長（1999～2004），中國生物物理學(xué)會常務(wù)理事（1998～2004），分子生物物理專業(yè)委員會主任以及晶體學(xué)會生物大分子委員會顧問（1993～1996）、委員（1996～1999）等職。常文瑞教授已發(fā)表學(xué)術(shù)論文九十余篇，先后獲得國家自然科學(xué)獎二等獎兩次，*科技進(jìn)步獎一等獎、二等獎，以及北京市科學(xué)技術(shù)獎一等獎各一次。1989年被評為**工作者，1990年由*授予國家“有突出貢獻(xiàn)的中青年專家”稱號，由國家計委、科委和*聯(lián)合授予“在國家實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中做出突出貢獻(xiàn)，被評為*工作者”，同時獲得“金牛獎”。2005年當(dāng)選為*院士。

研究成果
上世紀(jì)60年代末，作為北京胰島素晶體結(jié)構(gòu)研究組的主要成員之一，參加了豬胰島素晶體結(jié)構(gòu)測定的全過程，這是我國測定的*個蛋白質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)。隨后，主持完成了1.2Å高分辨率高精度的胰島素晶體結(jié)構(gòu)研究，其結(jié)果達(dá)到了當(dāng)時同類研究工作的水平。90年代，在藻類光合作用捕光蛋白色素復(fù)合物和一批重要功能酶的三維結(jié)構(gòu)與功能研究中也取得了一系列重要研究成果。先后獲得國家自然科學(xué)獎及中科院科技進(jìn)步獎等多項(xiàng)獎勵。近年來，主持完成的重要光合膜蛋白－菠菜主要捕光復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu)研究結(jié)果以Article論文和封面在NATURE上發(fā)表，這是我國測定的*個膜蛋白晶體結(jié)構(gòu)，也是上*個用X－射線方法測定的高等植物捕光復(fù)合物在原子水平上的三維結(jié)構(gòu)。

來源：生物通