绘制远红光光系统II的吸收特性图谱

《Nature Communications》：Mapping the absorption landscape of far-red Photosystem II

　　

摘要

远红光光适应使某些蓝细菌能够在缺乏白光的环境中生存，其机制是扩展了光合作用的红光吸收范围。在远红光下的光系统II中，一些同源亚基替代了传统的亚基，从而能够结合特定的叶绿素f分子和一种叶绿素d分子。这两种叶绿素在光谱上与叶绿素a以及彼此之间存在差异。本文对比研究了来自Chroococcidiopsis thermalis PCC 7203和Calothrix sp. NIES-3974的光系统II。在C. thermalis中，冷冻电子显微镜结构显示了一种仅存在于远红光下的亚基psbH2’，该亚基是叶绿素f结合位点的一部分。通过序列比较和静电势分析，我们确定了四个叶绿素f结合位点。而在Calothrix中，psbH2’亚基不存在，同样的分析表明只有两个叶绿素f结合位点存在。通过比较系统发育学、结构和光谱学分析，我们为所有这些发生红移的叶绿素指定了具体的波长。这为模拟远红光下光系统II中的能量传递过程以及理解使其能够在远红光环境下生存的保守特征提供了必要的基础。