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中国科学报|揭秘光合作用的能量工厂｜“率先行动”计划( 二 )


沈建仁告诉《中国科学报》 ， “我们的工作第一次报道了硅藻FCP的结构 。 ”
硅藻光系统Ⅱ-FCPⅡ复合体很适合用冷冻电镜技术来解析 。
但是冷冻电镜对样品的要求很高 。 他们通过优化和提高蛋白分离提纯方法 ， 获得了高纯度、高活性、高均一性的膜蛋白样品 。
凭借样品纯化优势和制备高分辨率晶体的经验 ， 他们很快获得了规则的硅藻FCP晶体 。
研究人员还巧妙地解决了FCP蛋白的相位问题 ， 解析出了三角褐指藻FCP二聚体的1.8埃分辨率的晶体结构 。
之后 ， 他们还和清华大学隋森芳研究组合作 ， 两个团队分别发挥在样品提纯和电镜解析方面的优势 ， 解析了中心纲硅藻光系统Ⅱ-FCPⅡ超级复合体3.0埃分辨率的结构 。
经过近6年的刻苦攻关 ， 科研人员取得了硅藻光合膜蛋白的第一个晶体结构和光系统Ⅱ-FCPⅡ超大复合体的冷冻电镜结构 ， 两项研究结果都发表于《科学》杂志 。
从“率先行动”走向率先成功
这些成果不仅分别入选2016和2019年度的中国科学十大进展 ， 也彰显了中国在光合作用研究领域的世界领先地位 。
几位研究者表示 ， 中科院“率先行动”计划给予的稳定支持 ， 起到了非常重要的作用 。
“四类机构改革以来 ， 依托生物物理所新成立的中科院生物大分子科教融合卓越创新中心 ， 给我们的工作带来了很大助力 。 这种支持绝不仅仅体现在经费上 。 ”
李梅说 ， “光合作用领域是一个热闹的竞技场 ， 国际上许多团队都在争先恐后 。 进入卓越创新中心后 ， 研究所在冷冻电镜机时和设备条件保障等方面为光合作用研究的顺利开展给予倾斜支持 ， 这对我们团队率先取得成果助益颇大 。 ”
此外 ， 生物物理所和植物所的两项工作还得到了中科院战略性先导科技专项的大力支持 。
在“生物大分子复合体结构与功能的跨尺度研究”和“能源化学转化的本质与调控”等先导专项的支持下 ， 他们有关光合作用的研究有望做出新的基础研究成果 ， 发挥更大的应用价值 。
“光合作用不仅仅是一种自然现象 ， 它对能源、粮食、环境等人类社会问题也具有启示意义 。 ”
沈建仁说 ， “我们的工作有助于科学家通过人工模拟光合作用的机理 ， 从太阳能取得清洁可再生能源；并有助于指导设计高光效的新型作物 。 ”
在“率先行动”计划的大力支持下 ， 中科院超大分子复合体结构与功能的研究队伍 ， 不仅在光合作用复合体中取得重大突破 ， 还取得了包括TRIC-B通道门控机制、脂多糖跨细菌膜转运机制、卵子独特表观遗传状态建立机制、组蛋白乙酰转移酶活性的调控机制 ， 酰基转移酶蛋白DLtB结构、分枝杆菌能量代谢系统结构等诸多重要成就 。
《中国科学报》 （2020-09-02 第1版 要闻）
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