中国基因网

中国基因网您的位置：首页 >遗传基因 >

光合作用的发现可以帮助下一代生物技术

2019-03-19 10:25:00 • 来源：

来自昆士兰大学(UQ)和明斯特大学(WWU)的研究人员对“循环电子流”(CEF)超复合物进行了纯化和可视化，这是所有植物中光合机械的关键部分，这一发现可以帮助指导下一代太阳能生物技术的发展。

光合作用的发现可以帮助下一代生物技术

这项研究结果是与巴塞尔，冈山和新南威尔士大学的国际科学家团队合作完成的，已发表在“美国国家科学院院刊”上，并在分子水平上提供了对光合作用过程的新见解。

“到2050年，我们将需要多50%的燃料，70%的食物和50%的清洁水。基于光合微藻的技术有可能在满足这些需求方面发挥重要作用，”Ben Hankamer教授说。总部位于昆士兰大学分子生物科学研究所，负责太阳能生物技术中心。通过更好地了解这些生物如何在分子水平捕获和储存太阳能，将推进基于太阳能微藻的生物技术。

超过30亿年，植物，藻类和蓝绿色细菌已经进化出精细的纳米机械，使它们能够进行光合作用，其中太阳能以化学能的形式被捕获和储存。

这种化学能以ATP和NADPH分子的形式存在，这对大量细胞过程至关重要。

“ATP和NADPH使光合生物生长，随着它们的生长，它们产生大气中的氧气以及支持地球生命的食物和燃料，”WWU的植物生物学和生物技术研究所的Hippler教授说。

光合作用以两种模式运行：线性电子流(LEF)和循环电子流(CEF)。为了在不断变化的光照条件下有效工作，光合生物必须平衡它吸收的光和它所需的能量，ATP和NADPH。它通过不断微调这两种模式相对于彼此的水平来实现这一点。

“有报道称，一种称为循环电子流(CEF)超复合物的大型大分子组装在这种微调过程中起着关键作用。但是，由于其动态性质，很难将这种超复合物用于结构测定，”汉卡默教授说。

为了解决这个问题，该团队使用复杂的方法从微藻中纯​​化和表征CEF超复合物，然后使用电子显微镜分析其结构。

研究人员精心设计了从微藻中提取的大约50万个蛋白质复合物，以寻找超复合物。结果只有大约一千个是CEF超复杂的。

结构分析揭示了光捕获复合物，光系统I和细胞色素b6f组件如何组装成CEF超复合物，以及它们的排列如何使它们动态连接和断开以执行不同的功能，使生物体能够适应不同的光照条件和能量需求。

这些信息加上其他实验证据，使研究人员能够提出一个关于CEF超复合物如何工作的新假设。

“CEF超复合物是进化上高度保守的结构的一个很好的例子，”Hippler教授解释说，它似乎在许多植物和藻类中都是保守的，并且在数百万年中可能没有显着改变。

“这项工作对于太阳能生物技术中心开发下一代太阳能生物技术和工业的努力至关重要，”Hankamer教授解释说。

该中心已扩展到包括遍布欧洲，亚洲，美国，澳大利亚和新西兰的30个国际团队，并致力于开发基于光合作用绿藻的下一代太阳能驱动生物技术。

Hankamer教授表示，该团队旨在优化绿藻的光合机械，以生产有助于满足世界不断增长的能源，食物和水需求的技术。有关该中心计划的摘要，请访问https://imb.uq.edu.au/solar#qt-qt_centre_solar-foundation-tabs-1。

“为了实现这些目标，我们需要了解光合作用过程在分子水平上的作用，”他说。

这一新信息将有助于指导基于微藻和各种太阳能驱动的生物技术和工业的下一代太阳能捕获技术的设计，以生产高价值的产品，食品，燃料和清洁水。随着国际社会制定应对气候变化的解决方案，从大气中提取二氧化碳及其利用和储存也是令人兴奋的领域。

郑重声明：本文版权归原作者所有，转载文章仅为传播更多信息之目的，如有侵权行为，请第一时间联系我们修改或删除，多谢。

推荐内容