| 고대 광합성 세균의 광합성작용 메커니즘 규명 | ||
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  저장(浙江)대학교 의과대학, 랑주(良渚)실험실은 중국과학원 식물연구소 연구팀과 공동으로 녹색유황세균 고대 광합성반응중심의 원자 공간 구조를 분석함과 아울러 독특한 색소 분자 공간 배치와 에너지 전달 메커니즘을 규명함으로써 광합성반응중심의 기원과 진화를 파악하고 감광소자를 설계하고 식물의 광에너지 이용률을 향상시키기 위한 이론적 근거를 제공하였다. 해당 성과는 "Science"에 게재되었다. 광합성 세균은 35억 년 전에 지구상에 나타난 고대 원핵생물체이다. 오랜 기간의 생물학적 진화와 생물계에 대한 파멸적인 기후 대재앙 후에도 이들 고대 생물은 여전히 살아있다. 녹색유황세균은 광합성 세균군의 일원으로 독특한 광합성 시스템을 보유하며 극히 미약한 광선 환경에서 광합성 작용을 수행할 수 있다. 연구팀은 샘플 제조의 모든 절차를 최적화하여 안정적이고 충분한 단백질 복합체 샘플을 획득하고 냉동전자현미경을 통해 1만 장에 가까운 샘플 입자의 전자현미경 영상 사진을 수집하여 최종적으로 녹색유황세균 반응중심의 3차원 원자 구조를 분석하였다. 녹색유황세균 반응중심의 엽록소 분자는 두 층으로 나뉘며 두 층의 엽록소 사이에는 한 가닥의 뚜렷한 "간격"이 있다. 연구팀이 분석한 기타 광합성작용반응중심 구조에서 유사한 "간격" 중간에는 모두 다리 역할을 하는 엽록소 분자가 있어 에너지가 상층 엽록소 분자에서 하층 엽록소 분자로 전달되지만 녹색유황세균의 반응중심에는 이러한 가교 분자가 없었다. 광합성의 반응 과정은 매우 복잡하며 반응 중심의 공간 구조도 극히 복잡하다. 수십억 년의 지구 역사에서 광합성 반응중심의 기원은 단 한번 뿐이며 지구상에 현존하는 모든 광합성 반응중심은 모두 동일한 조상 단백질이 발산을 통해 진화했다. 연구팀은 심층 연구를 통해 더 많은 데이터를 획득함으로써 고대 광합성반응중심의 에너지 전달 분자 메커니즘을 밝힐 계획이다. 미래에 광합성 메커니즘의 인공 시뮬레이션, 감광소자의 생체 공학 설계를 통해 식물의 광합성 시스템을 개선하고 태양에너지 이용률을 향상시키며 작물 수확량을 향상시킬 수 있을 것으로 전망한다. 정보출처 : https://www.cas.cn/cm/202011/t20201123_4767755.shtml |
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