规模最为宏大，706个蛋白亚基，清华大学隋森芳院士团队揭示藻胆体的精细分子结构学术资讯

来源：iNature

原标题：Nature ：规模最为宏大，706个蛋白亚基，清华大学隋森芳院士团队揭示藻胆体的精细分子结构

光合生物开发了各种光收集系统以适应其环境。藻胆体是在蓝藻和红藻中发现的大型光捕获蛋白复合物，但是这些复合物中发色团的能量如何受到环境的调节尚不清楚。

2020年2月19日，清华大学隋森芳院士团队在Nature 在线发表题为“Structural basis of energy transfer in Porphyridium purpureum phycobilisome”的研究论文，该研究报道了来自Porphyridium purpureum的14.7MDa藻胆体的半电子体形状的冷冻电子显微镜结构。

在此复合物中，研究人员确定了706个蛋白亚基的结构，包括528个藻红蛋白，72个藻蓝蛋白，46个 allophycocyanin和60个接头蛋白。与Griffithsia pacifica的藻胆体相比，该结构分辨率得到了显著提高，这使我们能够建立Porphyridium purpureum藻胆体系统的精确原子模型。该模型揭示了接头蛋白如何影响发色团的微环境，并表明接头蛋白的芳香氨基酸与发色团的相互作用可能是微调发色团能量状态的转移以确保有效单向的关键因素。

光吸收是光合作用的第一步。膜外源性可溶性藻胆体（PBS）负责蓝细菌和红藻中的大部分光捕获。PBS由藻胆蛋白（PBP）和接头蛋白组成，光被共价结合到PBP和一些接头蛋白的开链四吡咯发色团吸收并转移能量。两个不同的PBP亚基（α和β亚基）的异二聚体组装成环形（αβ）三聚体，用作PBS组装的基本单元。典型的PBS由围绕中心核心的几个外围杆组成。外围杆吸收的光子能可以快速集中到核心上，并最终集中到核心的发色团-膜连接蛋白（LCM）或藻蓝蛋白D（ApcD），然后转移到光系统I和II。

观察到了四种形态学类型的PBS：半粘壁，半椭圆体，嵌段型和束型。研究人员最近以3.5Å的分辨率解决了来自红藻G. pacifica的块状PBS的结构，这提供了完整PBS的详细结构。然而，还没有报道其他形态学类型的PBS的高分辨率结构。此外，尽管先前的研究确定了G. pacifica PBS的所有发色团的位置，但由于分辨率的限制，无法揭示胆红素的能量如何受到周围环境的调节。

PBS的整体结构

为了解决这些问题，该研究解决了Porphyridium purpureum（这是少数单细胞红藻和广泛使用的模型藻）的典型半椭圆形PBS的结构。通过冷冻电子显微镜（cryo-EM）在2.82Å分辨率下确定的最终结构揭示了接头蛋白如何影响生色团的微环境。

该研究报道了来自Porphyridium purpureum的14.7MDa藻胆体的半电子体形状的冷冻电子显微镜结构。在此复合物中，研究人员确定了706个蛋白亚基的结构，包括528个藻红蛋白，72个藻蓝蛋白，46个 allophycocyanin和60个接头蛋白。此外，分离出1,598个发色团，其中包含1,430个藻红蛋白，48个藻尿素和120个藻氰素分子。

与Griffithsia pacifica的藻胆体相比，该结构分辨率得到了显著提高，这使我们能够建立Porphyridium purpureum藻胆体系统的精确原子模型。该模型揭示了接头蛋白如何影响发色团的微环境，并表明接头蛋白的芳香氨基酸与发色团的相互作用可能是微调发色团能量状态的转移以确保有效单向的关键因素。

参考消息：

https://doi.org/10.1038/s41586-020-2020-7

来源：Plant_ihuman iNature

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