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        光合作用的發(fā)現(xiàn)可以幫助下一代生物技術
        
			
        
				2019-03-19 10:25:00
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        來自昆士蘭大學(UQ)和明斯特大學(WWU)的研究人員對“循環(huán)電子流”(CEF)超復合物進行了純化和可視化，這是所有植物中光合機械的關鍵部分，這一發(fā)現(xiàn)可以幫助指導下一代太陽能生物技術的發(fā)展。
        

        光合作用的發(fā)現(xiàn)可以幫助下一代生物技術
        

        這項研究結(jié)果是與巴塞爾，岡山和新南威爾士大學的國際科學家團隊合作完成的，已發(fā)表在“美國國家科學院院刊”上，并在分子水平上提供了對光合作用過程的新見解。
        

        “到2050年，我們將需要多50%的燃料，70%的食物和50%的清潔水?；诠夂衔⒃宓募夹g有可能在滿足這些需求方面發(fā)揮重要作用，”Ben Hankamer教授說。總部位于昆士蘭大學分子生物科學研究所，負責太陽能生物技術中心。通過更好地了解這些生物如何在分子水平捕獲和儲存太陽能，將推進基于太陽能微藻的生物技術。
        

        超過30億年，植物，藻類和藍綠色細菌已經(jīng)進化出精細的納米機械，使它們能夠進行光合作用，其中太陽能以化學能的形式被捕獲和儲存。
        

        這種化學能以ATP和NADPH分子的形式存在，這對大量細胞過程至關重要。
        

        “ATP和NADPH使光合生物生長，隨著它們的生長，它們產(chǎn)生大氣中的氧氣以及支持地球生命的食物和燃料，”WWU的植物生物學和生物技術研究所的Hippler教授說。
        

        光合作用以兩種模式運行：線性電子流(LEF)和循環(huán)電子流(CEF)。為了在不斷變化的光照條件下有效工作，光合生物必須平衡它吸收的光和它所需的能量，ATP和NADPH。它通過不斷微調(diào)這兩種模式相對于彼此的水平來實現(xiàn)這一點。
        

        “有報道稱，一種稱為循環(huán)電子流(CEF)超復合物的大型大分子組裝在這種微調(diào)過程中起著關鍵作用。但是，由于其動態(tài)性質(zhì)，很難將這種超復合物用于結(jié)構測定，”漢卡默教授說。
        

        為了解決這個問題，該團隊使用復雜的方法從微藻中純??化和表征CEF超復合物，然后使用電子顯微鏡分析其結(jié)構。
        

        研究人員精心設計了從微藻中提取的大約50萬個蛋白質(zhì)復合物，以尋找超復合物。結(jié)果只有大約一千個是CEF超復雜的。
        

        結(jié)構分析揭示了光捕獲復合物，光系統(tǒng)I和細胞色素b6f組件如何組裝成CEF超復合物，以及它們的排列如何使它們動態(tài)連接和斷開以執(zhí)行不同的功能，使生物體能夠適應不同的光照條件和能量需求。
        

        這些信息加上其他實驗證據(jù)，使研究人員能夠提出一個關于CEF超復合物如何工作的新假設。
        

        “CEF超復合物是進化上高度保守的結(jié)構的一個很好的例子，”Hippler教授解釋說，它似乎在許多植物和藻類中都是保守的，并且在數(shù)百萬年中可能沒有顯著改變。
        

        “這項工作對于太陽能生物技術中心開發(fā)下一代太陽能生物技術和工業(yè)的努力至關重要，”Hankamer教授解釋說。
        

        該中心已擴展到包括遍布歐洲，亞洲，美國，澳大利亞和新西蘭的30個國際團隊，并致力于開發(fā)基于光合作用綠藻的下一代太陽能驅(qū)動生物技術。
        

        Hankamer教授表示，該團隊旨在優(yōu)化綠藻的光合機械，以生產(chǎn)有助于滿足世界不斷增長的能源，食物和水需求的技術。有關該中心計劃的摘要，請訪問https://imb.uq.edu.au/solar#qt-qt_centre_solar-foundation-tabs-1。
        

        “為了實現(xiàn)這些目標，我們需要了解光合作用過程在分子水平上的作用，”他說。
        

        這一新信息將有助于指導基于微藻和各種太陽能驅(qū)動的生物技術和工業(yè)的下一代太陽能捕獲技術的設計，以生產(chǎn)高價值的產(chǎn)品，食品，燃料和清潔水。隨著國際社會制定應對氣候變化的解決方案，從大氣中提取二氧化碳及其利用和儲存也是令人興奮的領域。
        
			

			
          
        
			
        
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