课题基金 / 基金详情

光系统I及相关膜蛋白复合物的结构、组装及动态调控

批准号:
31930064
项目类别:
重点项目
资助金额:
302.0 万元
负责人:
李梅
学科分类:
蛋白质、多肽与酶生物化学
结题年份:
2024
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
李梅

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
放氧光合作用产生有机物,释放氧气,为地球上绝大多数生物提供物质能量基础。光合作用的光反应是由光合膜上几个超大的多亚基膜蛋白复合物共同完成的,其中一个重要的复合物就是光系统I(PSI)。光合作用的活性及程度与外界环境密切相关,为了适应自然环境,光合生物中有复杂的调控机制,在不同环境压力或胁迫条件下,光合生物中会诱导表达某些蛋白,或对已有蛋白进行修饰,这些新合成或修饰的蛋白可以与PSI相互作用,形成多种新型的光合膜蛋白复合物。本课题组一直针对光合作用膜蛋白复合物开展结构功能研究,在前期工作基础上,我们拟以光合膜上围绕PSI形成的新型复合物为研究对象,通过结构生物学及其它生化技术手段,揭示这些光合膜蛋白复合物的整体结构及组装方式,蛋白间的相互作用及色素分子的排布规律,阐释复合物的形成与其功能调节间的关系,为深刻理解光合作用机理及调控机制提供结构基础,为相关应用研究提供科学依据。
英文摘要
Oxygenic photosynthetic organisms use solar energy to produce carbohydrates and release oxygen, providing food and energy for almost all living organisms on the planet. The light reactions of photosynthesis are accomplished by several multi-subunit protein complexes embedded in the thylakoid membranes, including photosystem I (PSI). The level and activity of photosynthesis are closely related to the external conditions. In response to the ever-changing natural environment, oxygenic photosynthetic organisms have evolved various adaptive mechanisms to optimize their photosynthetic efficiency and to avoid photo-damage. Under different environmental or stressed conditions, new proteins are induced and expressed, and some proteins are specifically modified in many photosynthetic organisms. These newly synthesized or modified proteins can assembly with PSI to form new kinds of supra-molecular complexes within the thylakoid membranes. Our research group has been focusing on the structural and functional analyses of photosynthetic membrane protein complexes. On the basis of previous works, this research project targets new kinds of PSI and PSI-related supercomplexes embedded in the photosynthetic membranes. This study is expected to solve high resolution structures of these membrane protein complexes. By combining the structural information with biochemical and spectroscopic data, we will be able to elucidate the overall architecture and the assembly mechanism of these photosynthetic complexes, reveal the detailed and specific interactions between protein subunits, and the relationship between the complex formation and their functional regulation. Our results will provide important structural basis for deeper understanding of the molecular mechanism and regulative processes of photosynthesis, and to provide new idea for applied research development.
光合作用是地球上最大规模的能量转换过程,为绝大多数生物提供物质能量基础,其光反应是由光合膜上几个超大的多亚基膜蛋白复合物共同完成的,其中光系统I(PSI)是自然界中最高效的能量转换器,其光能转换效率接近100%。正常条件下PSI通常由核心复合物与外周捕光复合物I(LHCI)构成,胁迫条件下光合生物中能够形成不同形式的独特的PSI复合物,以应对胁迫环境,或参与光合作用的各种调节过程,如状态转换和依赖PSI的环式电子传递等,这些复合物的形成及功能发挥对于光合作用的高效进行以及光合生物的环境适应至关重要。本项目以光合膜上围绕PSI形成的新型复合物为研究对象,计划解析其高分辨率结构,从而对PSI和相关复合物参与光合作用及其调节的分子机制予以揭示。.项目执行期内,我们获得了13种光合作用相关,尤其是PSI相关的复合物,包括处于胁迫环境下的蓝藻PSI-IsiA和隐藻PSI-CAC复合物,绿藻中参与状态转换的PSI-pLHCII以及苔藓中一种独特的PSI-pLHCII复合物,参与环式电子传递调节的拟南芥NDH-PSI和玉米NDH-PSI-pLHCII复合物等,解析了上述不同光合作用相关复合物的多达30个高分辨率结构,揭示了这些复合物的蛋白组成及装配机制,色素分子的分布及能量传递途径,电子传递辅因子的排布和电子传递路径,阐释了这些复合物的功能发挥和调节的分子机理。在包括Nat Plants, Nat Commun, Mol Plant等高水平期刊发表研究论文12篇,应邀撰写综述文章2篇,投送27套蛋白质复合物结构数据至国际蛋白质数据库。.我们的研究结果为深刻理解光合作用机理及调控机制提供了重要数据,并为针对光合作用的模拟和优化等应用研究提供了理论依据。
解析植物光保护qH的结构和机制
  • 批准号:
    32211530048
  • 项目类别:
    国际(地区)合作与交流项目
  • 资助金额:
    40万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    李梅
  • 依托单位:
解析植物光保护qH的结构和机制
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    国际(地区)合作与交流项目
  • 资助金额:
    --
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    李梅
  • 依托单位:
光合作用复合物的结构及其在光合膜上的组装研究
  • 批准号:
    32011530168
  • 项目类别:
    国际(地区)合作与交流项目
  • 资助金额:
    10万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    李梅
  • 依托单位:
植物光保护蛋白PsbS的结构、定位及机制研究
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