光合作用涉及蛋白质活塞

植物通过光合作用将水和二氧化碳转化为糖和氧。因此，光合作用是我们所知的生命不可或缺的，并且已被全球各地的研究人员广泛研究。

然而，光合作用是一个复杂的微观过程，其中一些方面仍然没有得到很好的理解。例如，光系统I(PSI)是涉及光合作用的复杂蛋白质系统。PSI可逆地与铁氧还蛋白(Fd)形成复合物，其介导来自水的电子的转移。PSI-Fd复合物尚未完全表征，尽管它们作为光合作用链中的连接具有重要性，但复合物中PSI和Fd之间的原子级相互作用仍不清楚。这是因为难以分析这种复杂蛋白质系统中的弱相互作用，这部分地由复合物中的弱结合相互作用引起，使其难以结晶。

大阪大学主导的国际合作最近通过收集从一种温泉蓝藻中分离出来的这种复合物的X射线结构数据，在PSI-Fd复合物知识方面取得了突破。Genji Kurisu和合作者培养细菌，纯化PSI-Fd复合物，然后生长复合物的晶体。随后收集并分辨晶体的X射线数据。该综合体的X射线数据提供了一些有趣的信息;特别是，并非所有的PSI-Fd交互都是相同的。结果报告在Nature Plants中。

“我们发现PSI-Fd复合物的晶体结构在每个晶体不对称单元中含有两个PSI三聚体和六个结合Fds，”Kurisu说。“Fds是非等价的，因为它们位于距PSI不同的距离;也就是说，Fd在PSI-Fd复合体中具有强弱结合状态。”

通过光谱和色谱测量进一步表征PSI-Fd复合物的结果证实了该组的发现，这也表明Fd在复合物中具有两种不同的结合状态。通过考虑他们的所有实验结果，研究人员开发了一种机制来解释PSI-Fd复合物中两种Fd结合状态的形成。

“我们建议Fd与PSI的结合会降低PSI三维结构的对称性，”该团队副教授Hideaki Tanaka解释道。“这引起了PSI亚基之一的活塞式运动，提供了一种复合物，显示出通过PSI从供体(Cyt c6)到受体(Fd)的快速电子转移。”

PSI亚基的活塞式运动被认为可能作为穿过细胞膜的分子信号，以刺激快速电子转移。

该团队的研究结果可能提供线索，允许优化人工光合作用，从二氧化碳，水和光中获取复杂的化学物质。

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