來自中科院的消息，*生物物理研究所2月6日期刊Nature Structural & Molecular Biology在線發(fā)表論文，解析了高等植物光合膜蛋白——菠菜次要捕光復合物CP29的2.8 Å分辨率晶體結構（Structural insights into energy regulation of light-harvesting complex CP29 from spinach）。

論文的通訊作者是*常文瑞院士。該項工作是繼2004年常文瑞院士課題組解析了菠菜主要捕光復合物LHCII晶體結構之后的又一重要突破，也是上*高等植物次要捕光復合物的晶體結構。該研究工作在晶體結構的基礎上深入分析討論了CP29的捕光、能量傳遞和光保護等功能。

光系統(tǒng)II次要捕光復合物CP29位于主要捕光復合物LHCII與核心復合物之間的界面上，是維持PSII-LHCII超大復合物所必需的。CP29除了承擔捕獲太陽能并將能量傳遞到反應中心外，還在LHCII與反應中心之間的能量傳遞中起到橋梁作用。此外，CP29還參與強高光照條件下植物自身的光保護機制（如以熱的形式將過多的激發(fā)能耗散掉，即非光化學淬滅NPQ）。由于CP29在光系統(tǒng)II中的含量較低并且結合多種色素分子，存在見光不穩(wěn)定性，因而獲得足夠量并且穩(wěn)定、均一可用于晶體生長的蛋白樣品十分不易。而高等植物光合膜蛋白結晶是*的難題，即便獲得晶體也往往因為衍射能力很差而無法用于結構解析，因此，多年來一直沒有CP29的晶體結構信息。

經(jīng)過5年多的潛心研究和不懈努力，常文瑞院士課題組zui終取得了突破，解析了來源于高等植物菠菜的CP29晶體結構。晶體結構顯示，CP29脫輔基蛋白具有三段跨膜螺旋和兩段位于類囊體腔側的兩親性螺旋，每個單體結合有13個葉綠素 （Chl）分子及3個類胡蘿卜素分子。CP29的晶體結構與以前廣泛應用的預測模型存在很大差異：在晶體結構中，有5個葉綠素是新發(fā)現(xiàn)的，其中還包括一個主要捕光復合物LHCII中也不存在的全新的葉綠素a615，并且預測模型中認為的4個葉綠素混合占有位點也通過晶體結構被明確的指認為Chl a或Chl b。晶體結構中發(fā)現(xiàn)了一個非常特殊的葉綠素對具有三明治式結構特征，這種特殊的葉綠素配位方式在光合膜蛋白中尚屬*。另外，晶體結構中還發(fā)現(xiàn)了兩個重要色素簇a615/a611/a612/Lut和Vio（Zea）/a603/a609，它們位于CP29分子表面并且分布在兩側，可能是能量傳遞途徑的進出口和潛在的能量淬滅中心。根據(jù)晶體結構，CP29中完整的色素網(wǎng)絡得以構建。

該項研究工作為深入研究高等植物次要捕光復合物的捕光，能量傳遞，尤其是光保護等能量調(diào)節(jié)機制提供了結構基礎。

作者簡介
常文瑞，結構生物學家。*生物物理研究所研究員,博士生導師。 　　

個人經(jīng)歷
1940年出生于遼寧錦州。1964年畢業(yè)于南開大學化學系。1985～1987年在美國匹茲堡大學晶體學系做訪問學者，后于1990年、1993年和1995～1997年作為訪向教授分別在日本大阪大學蛋白質(zhì)研究所、美國匹茲堡大學生化與分子生物學系和美國喬治亞大學生化與分子生物學系作訪問研究。1993～1995和1997～2003年分別任生物大分子國家重點實驗室常務副主任和副主任，歷任中國晶體學會常務理事、副理事長（1999～2004），中國生物物理學會常務理事（1998～2004），分子生物物理專業(yè)委員會主任以及晶體學會生物大分子委員會顧問（1993～1996）、委員（1996～1999）等職。常文瑞教授已發(fā)表學術論文九十余篇，先后獲得國家自然科學獎二等獎兩次，*科技進步獎一等獎、二等獎，以及北京市科學技術獎一等獎各一次。1989年被評為**工作者，1990年由*授予國家“有突出貢獻的中青年專家”稱號，由國家計委、科委和*聯(lián)合授予“在國家實驗室建設中做出突出貢獻，被評為*工作者”，同時獲得“金牛獎”。2005年當選為*院士。

研究成果
上世紀60年代末，作為北京胰島素晶體結構研究組的主要成員之一，參加了豬胰島素晶體結構測定的全過程，這是我國測定的*個蛋白質(zhì)的晶體結構。隨后，主持完成了1.2Å高分辨率高精度的胰島素晶體結構研究，其結果達到了當時同類研究工作的水平。90年代，在藻類光合作用捕光蛋白色素復合物和一批重要功能酶的三維結構與功能研究中也取得了一系列重要研究成果。先后獲得國家自然科學獎及中科院科技進步獎等多項獎勵。近年來，主持完成的重要光合膜蛋白－菠菜主要捕光復合物的晶體結構研究結果以Article論文和封面在NATURE上發(fā)表，這是我國測定的*個膜蛋白晶體結構，也是上*個用X－射線方法測定的高等植物捕光復合物在原子水平上的三維結構。

來源：生物通