祝贺！浙大张兴课题成果入选2019中国科学十大进展

随时更新的浙大发布 2021-04-22

近日，科技部高技术研究发展中心（基础研究管理中心）发布了2019年度中国科学十大进展，其中中国科学院植物研究所沈建仁、匡延云课题组、清华大学隋森芳课题组与浙江大学医学院张兴课题组合作，率先破解硅藻、绿藻光合膜蛋白超分子结构和功能之谜的成果，成功入选。

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光合作用是地球上最重要的化学反应，通过把太阳光能转变成化学能，为地球上绝大多数生命提供食物和氧气。光合作用不仅驱动着我们星球的环境变化、驱动着高级生命的起源和进化，也为人类文明的诞生和发展奠定了基础。光合作用是通过植物和藻类细胞中的光系统来进行，光系统核心被众多的捕光天线复合体所环绕，形成了光系统超级复合体。为了能够在水下低光强条件下更有效捕获光能，绿藻完整的光系统超级复合体比植物的主要超级复合体包含更多的天线亚基和色素分子，但绿藻光系统超级复合体的详细结构和能量传递途径一直没有被破解。

合作团队利用单颗粒冷冻电镜技术，先后解析了海洋硅藻三角褐指藻的FCP高分辨率晶体结构、硅藻的光系统II (PSII)与FCPII的超级复合体结构、绿藻-假根羽藻的PSI-LHCI超分子复合体结构、绿藻-莱茵衣藻完整的C2S2M2N2型PSII–LHCII超级复合体结构。上述四项成果率先破解了硅藻、绿藻光合膜蛋白超分子结构和功能之谜，不仅对揭示自然界光合作用的光能高效转化机理具有重要意义，也为人工模拟光合作用、指导设计新型农作物、打造智能化植物工厂提供了新思路和新策略。

其中，浙江大学医学院-附属邵逸夫医院双聘教授张兴课题组主要完成了绿藻-莱茵衣藻完整的C2S2M2N2型PSII–LHCII超级复合体的冷冻电镜结构(分辨率3.37埃)。该结构显示，绿藻C2S2M2N2型超级复合体是一个二聚体，每个单体由位于中央的PSII核心复合体和环绕该核心的3个LHCII三聚体、1个CP26和1个CP29外围天线亚基所构成。其中N-LHCII三聚体与在高等植物PSII–LHCII中存在的CP24（但在绿藻中缺失）的位置部分重叠。在绿藻PSII核心复合体中还发现了巨大数量的色素分子，从这些色素分子的排列特征上推断了能量从外围天线到PSII核心的可能传递途径。

（原文链接:

https://www.pnas.org/content/116/42/21246）

该工作中冷冻电镜数据收集、图像处理和结构解析的工作均在浙江大学冷冻电镜中心完成。该中心是学校 “十三五”及“双一流”建设发展规划重点建设的科研和公共技术平台，成立近三年来，在促进我校高水平科研与教学工作、推动我校双一流建设等方面的作用凸显，已成为浙江大学建设世界一流学科、迈向世界一流大学的重要技术支撑。此次通过国内多个团队的跨学科合作，成果成功入选2019年度中国科学十大进展，必将进一步推动中心在国家重大战略需求，重大科学问题上的聚焦与突破，为国家、地方合作以及平台建设作出新的贡献。