人們總是著迷于生活。我們都?jí)粝虢沂酒鋳W秘,甚至搜索其他行星試圖找到一些形式的生命。世界各地的哲學(xué)試圖定義和理解生命科學(xué)之前存在。但有些答案可能會(huì)發(fā)現(xiàn)在我們的眼皮底下——或者更確切地說(shuō),在顯微鏡下對(duì)吧。

這是因?yàn)檎麄€(gè)世界存在于生物分子水平。沒(méi)有它,我們知道并理解它的生命就不會(huì)存在。

蛋白質(zhì)是關(guān)鍵球員在這個(gè)生物分子的世界。他們做他們的工作相互綁定或其他分子實(shí)現(xiàn)基因預(yù)設(shè)的目標(biāo)。例如,一個(gè)蛋白質(zhì)復(fù)合體被稱(chēng)為血紅蛋白我們身體的每個(gè)細(xì)胞提供氧氣進(jìn)行呼吸。幾乎每一個(gè)行動(dòng)涉及一個(gè)互動(dòng)蛋白質(zhì)復(fù)合物。

我們的目的工作是發(fā)現(xiàn)一個(gè)非?；镜纳钤谏锓肿蛹?jí)別的細(xì)節(jié)。第一次,我們可以在詳細(xì)描述如何兩種蛋白質(zhì),廣泛存在于自然界中,相互影響,以及他們?nèi)绾伪憩F(xiàn)自己的分子的世界。

它實(shí)際上是不容易看生活在分子水平上,和看到個(gè)別蛋白質(zhì)在起作用。我們?cè)O(shè)法使用一種稱(chēng)為單分子光譜的技術(shù),它允許科學(xué)家調(diào)查單個(gè)分子的性質(zhì)。

單一的蛋白質(zhì)在工作

在分光鏡,我們探索了一個(gè)獨(dú)特的生化系統(tǒng)保護(hù)光合作用生物分子機(jī)器,整個(gè)有機(jī)體——從致命的太陽(yáng)的水平,例如在一個(gè)萬(wàn)里無(wú)云的一天中午。

光合作用是一個(gè)復(fù)雜的、有潛在危險(xiǎn)的過(guò)程:光合作用生物可以死當(dāng)接觸到太多的光。這聽(tīng)起來(lái)可能很奇怪,因?yàn)檫@些生物需要生存。但這是一個(gè)很好的例子太多的好事如何變成不良貸款。這就是為什么光合生物光保護(hù)機(jī)制,保護(hù)他們免受太多的光。

這些機(jī)制使用各種蛋白質(zhì)調(diào)節(jié)流經(jīng)光合機(jī)構(gòu)的能量。

在這些系統(tǒng)中,它是一些蛋白質(zhì)之間的相互作用決定有機(jī)體將在充足的陽(yáng)光下生存。雖然這些系統(tǒng)做同樣的工作,把過(guò)多的能量從光合儀,他們工作在一個(gè)安全的方式不同在不同的生物體。

我們的最新工作讓我們看看這些光保護(hù)機(jī)制之一是如何運(yùn)行的。我們研究的詳細(xì)程度令人難以置信,一次一個(gè),蛋白質(zhì)“天線(xiàn)”,負(fù)責(zé)收集的光。這樣做導(dǎo)致了一個(gè)重要的發(fā)現(xiàn)。

我們已經(jīng)知道,藍(lán)藻的主要光保護(hù)機(jī)制涉及到一種叫做橙類(lèi)胡蘿卜素蛋白的蛋白質(zhì)的綁定到光合聚光“天線(xiàn)”。這項(xiàng)工作還透露,綁定是一個(gè)復(fù)雜???過(guò)程,涉及到一個(gè)中間步驟。

一個(gè)簡(jiǎn)單的模型

一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)可以幫助解釋這個(gè)過(guò)程和關(guān)鍵的中間步驟。

想象一個(gè)樓梯由一些積木用小容器放置低于最低的樓梯。把整個(gè)系統(tǒng)從雨中,觀(guān)察水收集在樓梯上,然后下降,直到最后落入容器。

在我們的實(shí)驗(yàn)中,雨代表著陽(yáng)光和樓梯概念上像一個(gè)光合天線(xiàn)工作。收集到的水是在樓梯上以同樣的方式太陽(yáng)能光合天線(xiàn)。天線(xiàn)的能量仍然直到達(dá)到所謂的反應(yīng)中心,那里的光能轉(zhuǎn)換為更穩(wěn)定的能量形式。

因?yàn)闃翘荽u做成的,它不是防水的。泄漏:水在不同的地方滴在地板上而不是達(dá)到容器。同樣,光合天線(xiàn)泄漏能量的一小部分。

通過(guò)觀(guān)察這些“泄漏”使用光譜,我們已經(jīng)了解了光合過(guò)程的錯(cuò)綜復(fù)雜的細(xì)節(jié)。

在暴雨中,太多的水會(huì)下降你的樓梯和溢出容器。相當(dāng)于情況——強(qiáng)烈的光線(xiàn)的照射下,可能是致命的光合生物;他們必須努力工作來(lái)避免這種情況。這就是光保護(hù)機(jī)制。

我們研究工作的機(jī)制,如果他們收集水從樓梯和安全地刪除它才能進(jìn)入容器。藍(lán)藻光合儀,橙類(lèi)胡蘿卜素蛋白充當(dāng)“收藏家”。我們的工作顯示了這種蛋白質(zhì)是如何插入到光合儀擺脫有害,過(guò)量吸收光能。

對(duì)于這個(gè)插入發(fā)生,藍(lán)藻的天線(xiàn)系統(tǒng)的一部分為短時(shí)間內(nèi)分離。這允許橙類(lèi)胡蘿卜素蛋白“碼頭”:它結(jié)合緊密的天線(xiàn)可以有效清除危險(xiǎn)的過(guò)剩能源。這一步是完全未知的,只能使用單分子光譜學(xué)訪(fǎng)問(wèn)。

新知識(shí)

這個(gè)新知識(shí)有助于我們理解和欣賞生活是多么復(fù)雜的甚至在最基本的生物分子水平。等先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)方法單分子光譜把這個(gè)神秘世界的生物分子接近美國(guó)和顯示是多么重要的功能生物在地球上。