特异的隐藻藻蓝蛋白-叶绿素-蛋白复合体结构研究

隐藻是含有水溶性藻胆蛋白和脂溶性叶绿素蛋白两套捕光体系的特殊藻类，是光合系统结构进化与功能研究的难得材料。课题以海生蓝隐藻为材料，控制增溶条件，分离特异的隐藻藻蓝蛋白-叶绿素-蛋白复合体；测定各复合体的组成、结构表征及光物理特性等；采用温和去污剂逐步剥离，分析复合体的亚结构，并通借助荧光动力学检测，观察其能量传递关系在剥离过程中的变化，确定各亚组分在结构联系中的作用；分离纯化与叶绿素蛋白结合的关键蛋白组分，借助肽指纹图谱及质谱法确定蛋白性质和关键序列，分析其在膜上的可能折叠方式。研究方法交叉了光物理、光化学以及生物化学和分子生物学手段，旨在了解特异的隐藻光合系统结构，确定隐藻藻胆蛋白与叶绿素蛋白之间的结合方式和能量传递，及藻胆蛋白与类囊体膜组分的接触或附着机制。研究结果将填补藻类光合结构研究空白，为光合系统进化、结构与功能关系带来突破，并为开发隐藻及藻胆蛋白资源提供理论与技术基础。

隐藻是含有水溶性藻胆蛋白和脂溶性叶绿素蛋白两套捕光体系的特殊藻类，是光合系统结构进化与功能研究的难得材料。课题以海生蓝隐藻为材料，控制增溶条件，分离特异的隐藻藻蓝蛋白-叶绿素-蛋白复合体；测定各复合体的组成、结构表征及光物理特性等；采用温和去污剂逐步剥离，分析复合体的亚结构，并通借助荧光动力学检测，观察其能量传递关系在剥离过程中的变化，确定各亚组分在结构联系中的作用；分离纯化藻蓝蛋白与叶绿素蛋白结合的关键蛋白组分，借助肽指纹图谱及质谱法确定蛋白性质和关键序列，分析其结构和供能关系。. 实验得到了包括PSI、PSII以及捕光复合物在内的4种藻蓝蛋白-叶绿素蛋白复合物及其亚复合物，并测定了复合物及其亚复合物的吸收、荧光灯光谱特性以及多肽组成和等电点等。根据静态和动态荧光动力学以及多肽分析，确定了各种亚复合物成分之间的结构和能量传递关系，构建了蓝隐藻色素蛋白复合物的结构和能量传递关系图，提出藻蓝蛋白与捕光复合物及PSII核心的结合不具有结构上的倾向性，其吸收的能量向PSII 的传递可经由Chla/c-蛋白复合物介导，也可以不依赖其介导。确定和分离了与叶绿素蛋白复合物以及类囊体膜结合有关的关键蛋白成分为藻蓝蛋白分子量为20kD的亚基，且测得其等电点范围在6.0-5.7，它可能在藻蓝蛋白向叶绿素蛋白复合物的能量传递过程中起到连接点的作用；利用质谱法测定了其N末端序列和关键序列。在完成上述计划内容的基础上，还对隐藻藻蓝蛋白进行了分离和性质研究，并发现了一个未曾报到的新的发光亚基。研究成果将填补藻类光合结构研究空白，为光合系统进化、结构与功能关系研究带来突破，且在隐藻藻蓝蛋白亚基组成和结构方面提出了新的问题。