IT之家 2 月 12 日消息，據(jù)日本岡山大學(xué)官網(wǎng)消息，該校沈建仁教授等人成功捕捉到了負(fù)責(zé)植物光合作用的蛋白質(zhì)中存在的催化劑吸收水分子的瞬間。
圖源日本岡山大學(xué)官網(wǎng)，下同
在光合作用中，稱為光系統(tǒng) II 的膜蛋白復(fù)合物利用光能從水分子產(chǎn)生氧分子。研究團(tuán)隊(duì)使用飛秒 X 射線自由電子激光器，進(jìn)行持續(xù)數(shù)十飛秒（femto second，1 秒的 1000 萬(wàn)億分之一）的 X 射線閃光拍攝，成功地捕獲了光系統(tǒng) II 的“翹椅”形催化劑吸收水分子并準(zhǔn)備生成氧分子的事件序列。
結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在光系統(tǒng) II 內(nèi)部，蛋白質(zhì)、水分子、捕光色素等像管弦樂(lè)隊(duì)一樣協(xié)同工作，促進(jìn)水的運(yùn)動(dòng)和氫離子的排出。團(tuán)隊(duì)首次觀察到由于該作用而增加了流動(dòng)性的水分子短暫地與催化劑結(jié)合，然后被吸收到催化劑中。這些結(jié)果闡明了光合作用過(guò)程中形成氧分子的反應(yīng)機(jī)制。
光系統(tǒng) II 總體結(jié)構(gòu)，紅色圈出的部分是促使反應(yīng)進(jìn)行的催化劑
這項(xiàng)研究結(jié)果不僅闡明了光合作用過(guò)程中從水分子中提取氫離子和電子的機(jī)制，還回答了水分子何時(shí)何地到達(dá)催化劑的問(wèn)題，為設(shè)計(jì)利用光分解水的人工光合催化劑提供了重要指導(dǎo)。
這一成果已發(fā)表于《Nature》雜志，沈建仁教授課題組博士后李洪杰和助理教授中島芳樹(shù)為該論文的第一作者。沈健仁教授與菅倫寛教授為該論文的共同通訊作者。
光系統(tǒng) II 從吸收光到準(zhǔn)備好形成氧氣的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)
菅倫寛教授表示：“這一結(jié)果具有開(kāi)創(chuàng)性，因?yàn)樗詷O快的頻閃攝影捕捉到了光合作用反應(yīng)，捕捉到了以前無(wú)法看到的蛋白質(zhì)高速運(yùn)動(dòng)。從研究開(kāi)始到取得成果共歷時(shí)五年，高質(zhì)量的光系統(tǒng) II 樣品、先進(jìn)的 X 射線自由電子激光技術(shù)以及研究團(tuán)隊(duì)之間的密切合作對(duì)于這項(xiàng)研究至關(guān)重要。我感謝我的同事和實(shí)驗(yàn)室成員?！?/p>
IT之家查詢獲悉，沈建仁教授在 2011 年發(fā)現(xiàn)了負(fù)責(zé)光合作用的蛋白質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)，被提名為諾貝爾獎(jiǎng)候選人。他大學(xué)畢業(yè)于浙江農(nóng)業(yè)大學(xué)（現(xiàn)浙江大學(xué)）環(huán)境保護(hù)系，后前往日本深造，現(xiàn)任日本岡山大學(xué)異分野基礎(chǔ)科學(xué)研究所所長(zhǎng)，他還擔(dān)任中國(guó)科學(xué)院植物研究所研究員。