作者:耶鲁大学吉姆·谢尔顿
具有可见叶绿体的植物细胞(来自苔藓，仿原藓属)
一个由耶鲁大学领导的化学家团队公布了一种关键酶的蓝图，其中可能包含新一代合成太阳能燃料催化剂的设计原则
这项由耶鲁大学的加里·布鲁德维格和克里斯托弗·吉斯瑞尔领导的研究，利用冷冻电子显微镜对一种名为“集胞藻”的微生物进行研究，以获得光系统二的极端特写照片，光系统二是光合作用中的一种酶，它利用水作为太阳能燃料，使研究人员能够观察到这种酶是如何工作的
这项研究发表在《美国国家科学院院刊》上，由加州大学河滨分校、波士顿学院和纽约城市大学的研究人员共同撰写
光合作用是植物和某些微生物，如集胞藻，利用阳光从二氧化碳和水合成食物的机制，并以氧气作为副产品填充大气
光合作用的核心是光系统二，一种氧化水分子的酶，带走水分子的电子用作燃料
科学家们通过研究来自集胞藻的光系统ⅱ，长期以来一直在寻找模拟这一过程的方法，以创造更高效的太阳能燃料催化剂
但是，如果没有关于集胞藻中光系统ⅱ分子结构的清晰图像，科学家们理解他们的实验结果一直是一个挑战
耶鲁大学领导的先前工作在“未成熟”阶段，即在酶能够氧化水之前，从集胞藻中创建了Photosytem II的快照
这项工作使研究人员能够更好地理解这种酶是如何产生的
在这项新的研究中，研究人员能够看到集胞藻中的酶处于成熟、活跃的状态，所有的蛋白质亚单位和活性都存在于水氧化过程中
耶鲁大学西校区的低温电子显微镜技术使这一观察成为可能，它提供了有史以来对集胞藻光系统ⅱ最接近、最详细的观察
“在这个分辨率下，我们可以看到氨基酸、小分子辅因子和水分子，它们被用于水氧化的机制，”耶鲁大学西校区能源科学研究所所长、文理学院本杰明·西利曼化学教授Brudvig说
Brudvig是该研究的对应作者
“在某些情况下，我们甚至可以看到单个质子的贡献，”Brudvig补充道
有了这个来自集胞藻的光系统二的新的特写镜头，研究人员说他们将能够给酶引入微小的变化——比如突变单个氨基酸——来观察这些变化如何影响酶的功能
“主要目标是了解水氧化的化学，”化学博士后研究员、该研究的第一作者吉斯瑞尔说
“我们在这里所做的提供了一个平台，我们可以从中解构系统，为合成太阳能燃料催化剂提供设计原则
" 耶鲁大学的这项研究的共同作者是、刘金灿、大卫·弗莱舍、克里斯特尔·赖斯、郝、和维克多·巴蒂斯塔
其他合著者是来自波士顿学院的威廉·阿姆斯特朗
稀有
纽约城市学院的枪手和加州大学河滨分校的理查德·德布斯
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