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清华大学和中科院植物所合作在《科学》发表论文报道首个硅藻光系
发布时间:2019-08-14        浏览次数: 次        

  8月2日,清华大学生命科学学院隋森芳院士研究组与中科院植物所沈建仁研究员和匡廷云院士研究组合作在国际顶尖期刊《科学》(Science)上在线发表了题为《硅藻光系统II-捕光天线超级复合体的色素-蛋白网络结构》(The pigment-protein network of a diatom photosystem II-light harvesting antenna supercomplex)的研究长文(Research Article),首次报道了通过单颗粒冷冻电镜技术解析的海洋硅藻角毛藻(Chaetoceros gracilis)光系统II-捕光天线埃的三维结构,为解释硅藻 (diatom) 高效的能量传递和强大的光保护机制提供了关键的结构依据。

  光系统II(PSII)是一个色素-蛋白超级复合体,它催化光诱导的水裂解反应,将太阳能转化为化学能,并释放出氧气。为了充分利用太阳能,光合生物进化出不同的捕光天线复合体(LHCs)用来捕获太阳能,并将能量传递给光系统II。捕光天线复合体II(LHCII)与PSII核心结合形成PSII-LHCII超级复合体。生活在不同环境处在不同光照条件下的不同进化路线上的光合生物有着复杂多变的LHCII。LHCII除了捕获光能之外,还有一个重要功能就是将强光照条件下吸收的多余的能量耗散掉,从而避免强光对光系统的损伤。

  硅藻的适应性极强,除了空气和沙漠外,几乎所有的环境中都有硅藻,因此硅藻贡献了地球上每年原初生产力的25%左右(吸收二氧化碳的能力占全球生态系统的四分之一左右)。硅藻强大的适应能力依赖于其精致的细胞结构,高效的光合作用能力以及强大的光保护能力。硅藻的捕光天线系统主要结合叶绿素a/c和岩藻黄素(Fx),因此硅藻的捕光天线系统被命名为FCP,独特的捕光天线系统使硅藻在水下能高效的利用蓝绿光,同时还有极强的光保护能力 (图1)。

  图2 硅藻PSII-FCPII超级复合体整体结构。A图从类囊体基质侧看整个PSII-FCPII超级复合体,虚线将整个结构分为两个单体。B图将PSII-FCPII单体的各个亚基名称标识出来。C图和D图将类囊体腔侧的5个蛋白亚基名称标识出来。香港第一手欲钱料

  通过单颗粒冷冻电镜技术解析的海洋硅藻角毛藻(Chaetoceros gracilis)光系统II-捕光天线超级复合体的结构的整体分辨率达到3.02埃 (图2)。该结构显示PSII-FCPII超级复合体为二聚体,每个单体包含PSII核心的24个亚基和FCPII的11个亚基,还有200多个色素分子以及大量的脂质分子,整个PSII-FCPII超级复合体含有70个蛋白亚基,分子量高达1.4 MDa。硅藻的PSII核心与蓝藻和高等植物的比较相似,但是在放氧中心发现了另外5个外周蛋白,以及另外两个跨膜蛋白亚基,这两个跨膜蛋白亚基连接了PSII核心和FCPII。FCPII主要由两个四聚体组成,其中一个四聚体与PSII核心紧密结合(ST),另外一个则较为松散(MT)。另外还有三个FCP单体与PSII核心结合,其中两个FCP单体介导了结合较为松散的FCP四聚体(MT)与PSII核心的结合,第三个FCP单体结合在这个四聚体的外侧。硅藻PSII-FCPII的这种组装形式与绿色系进化路线光合生物的PSII-LHCII显著不同,硅藻紧密结合的FCP四聚体和松散结合的FCP四聚体的位置与高等植物紧密结合的LHCII三聚体和松散结合的LHCII三聚体的位置刚好相反。硅藻PSII-FCPII复合体近原子分辨率结构还揭示了大量的叶绿素a(Chls a), 叶绿素c(Chls c),岩藻黄素(Fx),硅甲藻黄素(Ddx)和胡萝卜素(BCR)独特的排列方式,为阐明PSII-FCPII超级复合体独特的吸收光谱,高效的能量传递,水裂解和强大的光保护机制提供了重要基础,为揭示PSII复合体的进化演变提供了重要线索,也为人工模拟光合作用提供了新理论依据,同时为后续指导设计新型作物、提高作物的捕光和光保护效率提供了新思路。

  清华大学生命科学学院博士研究生皮雄,中科院植物所博士研究生赵松浩和中科院植物所助理研究员王文达为本文共同第一作者。中科院植物所沈建仁研究员,清华大学生命科学学院隋森芳院士和中科院植物所匡廷云院士为本文共同通讯作者。国家蛋白质科学研究(北京)设施清华基地冷冻电镜平台和计算平台为数据收集和处理提供了支持。膜生物学国家重点实验室、北京市结构生物学高精尖创新中心、科技部、国家自然科学基金等为本研究提供了经费支持。六台宝典图库管家婆作为世界五百强之一的

  2月28日,第十三届“中国青年女科学家奖”颁奖典礼在北京举行,全国妇联主席沈跃跃出席颁奖典礼并为获奖者颁奖。清华大学物理系教授周树云因在新型二维材料及异质结的新奇电子结构研究方面的贡献而获此殊荣。

  自2016年秋季学期起,包括原南开大学陈省身数学研究所所长扶磊教授在内的7位优秀学者加入丘成桐数学科学中心,成为中心新成员。9 月8 日,丘成桐数学科学中心在近春园三楼举行新成员欢迎仪式。清华大学党委书记陈旭,丘成桐数学科学中心副主任郑绍远,理学院院长、数学系主任肖杰出席,中心约70位师生代表参加。

  9月19日下午,首届“未来科学大奖”揭晓,其中的“物质科学奖”由中国科学院院士、清华大学物理系教授薛其坤获得,以奖励其利用分子束外延技术在对新奇量子现象研究中取得的突破性发现。另一个奖项“生命科学奖”由香港中文大学卢煜明教授获得。

  9月11日上午,以“科学·艺术·博物馆”为主题的清华大学艺术博物馆开馆系列学术活动开幕。在开幕式上,校务委员会主任陈旭、艺术博物馆馆长冯远分别致辞。作为系列学术活动的重要组成部分,艺术与科学作品国际作品展暨学术研讨会随后举行。

  清华自动化系电子商务交易技术国家工程实验室发起并组织的众智科学与工程国际联盟(Association for Crowd Science and Engineering, 以下简称ACE国际联盟),于7月25-30日在加拿大温哥华成功举办了首届众智科学与工程国际会议(ICCSE)。

  6月30日,清华大学-北京大学生命科学联合中心承办的第44期“水木清华生命科学讲座系列”在清华大学举行。中国科学院“百人计划”特聘教授,中国科技大学学术委员会委员吴缅教授为清华师生带来了一场题为“细胞在低氧和葡萄糖饥饿情况下由P53诱导产生的长链非编码RNA对肿瘤代谢的调控作用”的讲座。

  在博茨瓦纳刚刚结束的第十届非洲科学院全体大会上,我校医学院张林琦教授当选非洲科学院外籍院士。这是此殊荣第一次授予中国科学家,以表彰张林琦教授在推动中非健康科技合作和艾滋病研究领域所取得的突出成就。

  6月21日,清华大学水利系HydroSky团队、清华大学数据科学研究院·遥感大数据研究中心主任洪阳、水利系助理教授龙笛、水利系博士后万玮等联合中国科学院遥感与数字地球研究所、南京大学、中国科学院南京地理与湖泊研究所等机构,在《自然》集团《科学数据》刊物上发表论文《青藏高原湖泊数据集:1960s,2005和2014》(A lake data set for the Tibetan Plateau from the 1960s, 2005, and 2014),发布共享青藏高原面积1 km2以上湖泊在过去六十年的变迁数据集。

  6月16日,清华大学-北京大学生命科学联合中心承办的第43期“水木清华生命科学讲座系列”在清华大学医学科学楼举行。中科院上海生命科学院副院长、植生生态所所长、中国科学院院士韩斌做题为“水稻遗传多样性之谜”的讲座。

  汤森路透集团日前发布的2015年科技期刊引证报告(JCR 2015)显示,由中国工程院、高等教育出版社和清华大学联合主办的《环境科学与工程前沿》国际学术影响力再创新高,影响因子IF由去年的1.375提升至1.799; FESE继去年从四区进入三区,今年又从三区进入二区,连续实现跨区突破。

  5月25日,清华大学-北京大学生命科学联合中心承办的第42期“水木清华生命科学讲座系列”在清华大学医学科学楼举行。北京大学生命科学学院教授、中国科学院水生生物研究所研究员、所长,中科院院士赵进东博士为我校师生带来了一场题为“多细胞蓝藻细胞间通讯以及细胞格式形成”的讲座。

  5月15日,清华大学科学技术协会成立大会暨“科技梦中国梦——中国现代科学家主题展”巡展启动仪式在清华大学图书馆举行。中国科协技术协会党组书记、常务副主席、书记处,北京市科协党组书记、常务副主席马林,清华大学党委书记陈旭出席成立大会。

  5月5日,清华大学-北京大学生命科学联合中心承办的第41期“水木清华生命科学讲座系列”在清华大学医学科学楼举行。中国科学院生物物理所朱冰教授为师生带来了一场题为“表观遗传信息的建立和维持”的讲座。

  中国电子学会在北京万寿宾馆举行了2015年中国电子学会科学技术奖颁奖会和第三届中国电子学会优秀科技工作者及十佳表彰仪式。清华有5项科研成果获得2015年中国电子学会科学技术一等奖。

  12月22日,由清华大学绿色经济与可持续发展研究中心与清华大学数据科学研究院联合主办的清华大学RONG系列论坛之“大数据与可持续发展”专场举行。清华大学经济管理学院副院长、绿色经济与可持续发展研究中心主任钱小军教授代表论坛主办方向各位嘉宾和来参会的朋友们表示热烈欢迎。

  11月20日,由生命科学联合中心主办的2015年生命科学联合中心国际学术交流会在清华大学主楼后厅举行。15位国际知名专家学者齐聚一堂,就当前生命科学领域前沿问题进行了交流探讨。来自清华大学、北京大学、北京师范大学、北京林业大学、中国农业大学等高校的600多位师生参加了本次交流会。围绕生命科学各领域的最新研究进展和热点问题,15位生命科学界著名专家和学者分别作了主题报告,分享了各自团队的最新研究成果。

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