鲁尔大学波鸿分校 首先，一个研究小组已经研究出光系统二是如何由100多个单独的组件组成的
信用:Pixabay/CC0公共域 植物和光合微生物将光转化为化学能是自然界中最重要的过程之一，可以从大气中去除破坏气候的二氧化碳
蛋白质复合物，即所谓的光系统，在这一过程中起着关键作用
来自鲁尔-波鸿大学、马克斯·普朗克生物化学和生物物理研究所、合成微生物学中心和美国伊利诺伊大学马尔堡分校化学系的国际研究团队
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和法国巴黎萨克莱大学首次揭示了光系统ⅱ合成中过渡态的结构和功能
这项研究发表在2021年4月12日的《自然植物》杂志上
生命的催化剂 光系统二对生命至关重要，因为它能够催化水的分解
这个反应释放的氧气让我们可以呼吸
此外，PS II转换光能的方式使得大气中的CO2可以用来合成有机分子
因此PS II代表了所有食物链的分子起点
它的结构和功能已经得到了详细的研究，但是到目前为止对导致复合体有序组装的分子过程知之甚少
装配生产 PS2由100多个独立的部分组成，这些部分必须在一个精心安排的过程中结合在一起，以便最终创建一个功能齐全的机器
辅助蛋白，即所谓的组装因子，负责子步骤，在这一过程中起着至关重要的作用
“把它们想象成流水线上的机器人，比如制造汽车，”植物生物化学研究中心的马克·诺瓦克教授解释道
“每个机器人添加一个零件或组装预制模块，最终得到一台完美的机器
" 当搞清楚如何做到这一点时，困难在于分离出一种中间产物，包括它的分子助手，因为这种过渡态与最终产物相比非常不稳定，并且只以非常小的量存在
只有通过使用技巧，例如移除装配线生产的一部分，才有可能首次分离出具有相关辅助蛋白的中间阶段
冷洞察:冷冻电子显微镜 多亏了冷冻电子显微镜，敏感的蛋白质结构，包括PS II过渡态，甚至最小的病毒颗粒都可以成像
发表在《自然植物》杂志上的数据显示了一个含有多达三种辅助蛋白的PSⅱ过渡复合物的分子结构
“在构建PSII结构模型的过程中，发现其中一种辅助蛋白导致了以前未知的结构变化，我们最终将这种变化与一种新的保护机制联系起来，”博士解释道
蛋白质诊断中心的蒂尔·鲁达克
在这个组装步骤中，PS II只是部分激活:光诱导过程已经发生，但水分裂尚未激活
事实证明，这导致了侵蚀性氧物种的形成，而这些氧物种会破坏未完成的复合体
然而，辅助蛋白的结合和相关的结构变化可以防止有害分子的形成，因此，保护处于脆弱阶段的复合物
另一种辅助蛋白反过来为水分解机制的激活做准备
“一旦我们成功确定了这种激活的任何进一步的中间阶段，这可能是深入理解分子光驱动水分裂的关键
因此，我们可以推进合成催化剂的发展，将太阳光转化为有机物质，”作者总结道
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