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浙大冷冻电镜中心助力又一高水平文章发布

2020-11-20 11:03 发布人:系统管理员

      2020年 11月20日,国际顶级杂志《科学》(Science)在线发表了浙江大学医学院张兴教授团队的最新科研成果。该团队在全球率先解析了一种古老的光合细菌——绿硫细菌的光合反应中心空间结构,刷新了人类对古老光合生物的光合作用机理的认知,对于理解光合作用反应中心的“认祖归宗”(即进化生物学研究)具有重要的启示,对于利用植物光合作用原理,探索改善体内缺氧环境,创新疾病的诊治手段有重要的前瞻性意义,是医学院在源头创新探索基本生命规律领域的一个新的标志性科研成果。

    绿硫细菌是光合细菌大家庭中的一员,这类细菌能够从硫化氢、胶体状硫黄和硫代硫酸盐等物质获得电子而进行厌氧的光合作用。尽管绿硫细菌已被发现数十年了,科学家们对它内部的光合作用系统的详细构造仍然了解甚少。这也使得它成为七大门类光合细菌中唯一一类反应中心空间结构没有被解析的光合细菌。首要原因在于绿硫细菌反应中心的样品制备极其困难。这是因为绿硫细菌作为一种厌氧菌对周围环境要求非常苛刻,反应中心复合体在有氧条件下极不稳定,低浓度的氧气就容易导致其变性。另一个原因是早期对于生物大分子结构的解析主要借助X射线晶体学,这种方法需要较多的样品且对样品的纯度和均一度都有很高的要求。双重因素下解析绿硫细菌反应中心的结构变得困难重重。

    张兴科研团队通过冷冻电镜技术,很好地解决了这一难题。他们优化了样品制备的各环节,获得了足够的蛋白样品,收集了近万张样品颗粒的电子显微镜成像图片,最终在世界上首次解析了绿硫细菌反应中心的结构,分辨率高达2.7埃,首次揭开了古老绿硫细菌反应中心的庐山真面目。

图1 绿硫细菌光合作用系统及内周捕光天线-反应中心复合体结构模型

    论文第一作者为浙江大学医学院附属邵逸夫医院/浙江大学冷冻电镜中心博士后陈景华,通讯作者为浙江大学医学院附属邵逸夫医院/浙江大学冷冻电镜中心、良渚实验室张兴教授和中国科学院植物研究所匡廷云院士、沈建仁研究员。本研究的冷冻电镜数据在浙江大学冷冻电镜中心收集。( 原文链接:https://science.sciencemag.org/content/370/6519/eabb6350

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