原位PBS-PSII-PSI-LHC超大复合体的结构。

　　本报讯 藻胆体（PBS）是蓝藻和红藻主要的捕光天线，位于类囊体膜基质侧，是迄今为止最大的捕光蛋白复合物。藻胆体通过内部色素团将捕获的光能以极高的效率传递至光系统II（PSII）和光系统I（PSI）的反应中心以诱导光-化学能量的转化。虽然大多数光合蛋白复合物的结构已通过体外纯化的方式得到了解析，但在细胞内的天然状态下它们之间相互作用的方式以及能量传递的途径尚不清楚。
　　清华大学生命科学学院隋森芳院士课题组一直致力于藻胆体结构的研究工作。2017年，该团队在《自然》（Nature）期刊上首次报道了海洋红藻完整藻胆体的3.5埃分辨率的冷冻电镜结构，揭示了藻胆体的精密组装机制。2020年，该团队在《自然》（Nature）期刊上报道了盐泽红藻完整藻胆体的2.8埃分辨率的冷冻电镜结构，揭示了藻胆体中的能量传递机制，是该领域的一项重大研究成果。
　　3月15日，清华大学生命科学学院/北京市结构生物学高精尖创新中心/北京生物结构前沿研究中心隋森芳院士、王宏伟教授和中科院生物物理研究所章新政研究员，在《自然》（Nature）期刊上联合发表题为“红藻藻胆体-光系统II-光系统I-捕光复合物超大复合体的原位结构”的文章，为阐明细胞内天然状态下PBS-PSII-PSI-LHC超大复合体的组装机制，以及能量从PBS向PSII和PSI的高效转移的机制奠定了坚实的结构基础，是光合领域里的一个里程碑成果。
　　研究团队在此前藻胆体研究的基础上，选择盐泽红藻作为研究对象进行原位高分辨结构的解析，通过结合冷冻聚焦离子束、冷冻断层扫描、子断层平均技术和原位单颗粒分析方法解析了PBS-PSIIPSI-LHC超大复合体两种构象的原位结构，分辨率分别达到3.3和4.3埃（如图）。在这些结构中，研究人员发现了一些在分离纯化至体外的样品中未曾观察过的蛋白分子在PBS-PSII-PSI-LHC超大复合体的组装中发挥至关重要的作用。
　　该研究成果证明红藻通过间接的PBS→PSII→PSI模式向PSI进行能量传递，从而进行PSII和PSI的能量再分配。该成果也为人工模拟光合作用研究提供了新的理论依据。
　　隋森芳、王宏伟和章新政为论文的共同通讯作者。清华大学生命学院2019级博士生游鑫、博士后张星，中科院生物物理研究所博士后程静和南方科技大学博士后肖亚男为论文的共同第一作者。（生命学院）