研究揭示海洋光合细菌耐氧能量转换的机制

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光合细菌在光合作用过程中不释放氧气,却能以较高效率将太阳能转化为化学能,并可利用植物未使用的近红外光波长,因而能够在淡水、海水和温泉等多样环境中生存。海洋紫色非硫细菌Rhodovulum sulfidophilum是其中的典型物种,以耐氧性强著称,但其光捕获与能量转换的LH1-RC复合体如何在有氧条件下保持高效运作,相关分子机制此前仍不明确。

筑波大学研究人员采用冷冻电子显微镜技术,对Rhodovulum sulfidophilum中负责光合作用的蛋白复合体进行结构可视化分析。研究显示,该复合体存在此前未被识别的膜蛋白,并呈现出可能与氧气存在条件下能量转换效率相关的结构特征。

据研究团队在《Communications Biology》发表的论文,研究人员以1.8埃分辨率解析了LH1-RC复合体结构。结果显示,一种被命名为protein-3h的未知膜蛋白位于LH1开口处。

研究还在三血红素细胞色素亚基附近观察到一个非血红素铁离子。该铁离子由组氨酸残基与水分子配位,而非由血红素配位。研究人员指出,这一构型提示该铁离子可能作为电子转移的中介位点。

研究团队表示,上述发现加深了对R. sulfidophilum光合复合体的理解,并可能为未来基因工程光养系统及环境相关技术提供参考,包括含硫化氢废水的生物修复等应用方向。


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