研究人员调查了一个对紫硫细菌在高盐、高碱环境中进行光合作用至关重要的蛋白质复合体的结构和光能转移效率。冷冻电子显微镜观察和计算机分析显示，这个独特的蛋白质复合体显著增强了能量转换能力。
与植物和蓝藻不同，光合细菌（如紫硫细菌）能够在高盐浓度和高碱度的极端环境中生存。这些细菌利用硫化氢（H2S）将太阳能转换为化学能。光捕获蛋白质复合体——特别是光捕获二复合体（LH2）和核心光捕获反应中心复合体（LH1-RC）在这一过程中发挥着关键作用。Halorhodospira halophila，一种紫硫细菌，被认为是通过整合LH2和LH1-RC有效地进行光合作用。然而，在非硫细菌中，LH2与LH1-RC之间的相互作用被报道为较弱，这一关键差异仍不清楚。
为了研究这一点，研究人员使用冷冻电子显微镜观察了Hlr. halophila中LH2和LH1-RC的氨基酸水平。结果显示，形成了LH1-LH2和LH1-RC复合体，LH1结构的最小单元由不寻常的多肽链组成，这个LH1结构包围了LH2或RC。此外，测量分子间能量转移的实验表明，LH1-LH2复合体实现了几乎100%的光能转移效率，这表明其结构排列增强了能量转换。
这些发现提供了新的见解，揭示了细菌如何在极端条件下执行高效光合作用，同时将有毒的H2S转化为硫。这一知识可能有助于太阳能和环境保护的进展。
这项工作部分得到了日本JSPS KAKENHI资助编号20H05086、20H02856、23K05822、24K01620、22K06144、24H02084、22K18694、21H01985、22H05416、24H01128和22K19060的支持。
