姓  名: 光合膜蛋白结构生物学研究组
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课 题 组: 光合膜蛋白结构生物学研究组
光合膜蛋白结构生物学研究组,,,。

光合作用利用太阳能把二氧化碳和水合成有机物并释放氧气,为人类的生存和发展提供了必需的物质基础。为在分子、原子水平上阐明作为地球上最重要化学反应之一的光合作用的机理,该研究组利用结构生物学、生物化学、生物物理学等方法,研究各类光合生物光系统I、光系统II等超分子复合体的结构与功能,以期阐明光合作用水裂解反应、不同光合生物中光能的吸收、传递和转换、以及光合系统适应环境变化的调控机理。这将为实现农作物高效利用光能、人工模拟光合作用、开发和利用新能源提供理论依据,对于气候环境问题的改善也有重大理论意义和应用价值。

主要研究方向为:

1)各类生物光系统I和光系统II及其捕光天线复合体的结构和功能

2)光合膜蛋白高分辨率晶体和冷冻电镜结构解析

3)光合作用重要调控蛋白的结构与功能

研究成果:

近五年来,通过与国内相关单位紧密合作,在光合膜蛋白超分子复合体研究领域取得了的多项突破性成果,在Science, Nature PlantsPNAS等发表多篇论文,在国际上产生了重要影响。

首次在原子水平解析了光能转换效率最高的光系统I和捕光天线超级复合体(PSI-LHCI)的晶体结构,被《Science》杂志评为光合作用领域里程碑性质的工作,是一次真正的突破;首次解析了硅藻捕光天线(FCP)的晶体结构和光系统II-天线复合体(PSII-FCPII)的电镜结构,从而破解了硅藻在水中高效捕获蓝绿光和独特光保护机理之谜,被《Science》杂志专题评价为光合作用领域里程碑性质的工作;解析了绿藻和红藻多个光系统和捕光天线超级复合体结构,揭示了捕光天线和光系统之间多条光能传递途径和高效光能利用的机制,完善了对光合生物进化过程中光系统结构变化趋势的理解。

一系列突破性研究成果不仅为揭示光合作用研究的终极目标—“彻底揭示光合作用高效转能机理提供了坚实的结构基础,为探索光合系统进化过程中的演化机制提供了重要线索,也为人工模拟光合作用、指导设计新型作物、打造智能化植物工厂提供了新思路和新策略。