研究人员成功地绘制了一种合成光合作用复合体 II（LHCII）的三维结构，这对于光合作用过程至关重要。通过采用冷冻电子显微镜，他们发现这种人工 LHCII 与其自然等价物非常相似，这在太阳能收集和人工光合作用技术领域标志着重要进展。
人类能够做许多事情，但植物具有一种独特的能力：它们将阳光转化为能量，这一过程被称为光合作用。最近的研究表明，科学家们正在取得进展，以复制这种能力。
来自大阪城市大学的研究人员揭示了一种人工光合作用天线蛋白复合体的三维结构，称为光合作用复合体 II（LHCII），证明这一合成版本与自然版本十分相似。这一突破增强了我们对植物如何捕捉和利用太阳能的理解，为人工光合作用的进步铺平了道路。
该研究由副教授藤井律子和当时的研究生关创一领导，他们的发现发表在PNAS Nexus上。
光合作用是一个复杂的过程，将阳光转化为可用能量，涉及众多分子和蛋白质。LHCII 是植物叶绿体和绿色藻类中最普遍的色素-蛋白复合体，在捕捉阳光和有效引导能量以促进光合作用方面起着至关重要的作用。LHCII 的结构包括多种蛋白质和色素分子，使得准确模拟其功能变得复杂。
已经进行了多项努力来复制 LHCII，关键问题是：这些合成版本是否与自然的相似？
关博士评论道：“传统方法未能揭示体外重组的 LHCII 的精确结构。”
体外重组是一种实验室方法，科学家们可以通过在E. coli中合成其蛋白质并将其与自然色素和脂质混合，从而在植物外部组装 LHCII。
因此，研究小组采用了一种新颖的方法，使用冷冻电子显微镜检查重组 LHCII 的三维排列。这一获奖技术于 2017年获得诺贝尔化学奖，通过捕捉在极低温度下冻结的样品图像，能够非常详细地展示色素和蛋白质在复合体内的组织方式。
关博士提到：“我们的发现表明，合成的 LHCII 几乎与自然变体完全相同，只存在微小差异。”
这些结果证实了体外重组方法的潜力，为进一步探索 LHCII 的功能及其在光合作用中的作用开辟了新途径，为未来人工光合作用的创新和植物生产技术的进步奠定了基础。
藤井教授解释说：“我们的研究不仅为重组的 LHCII 建立了结构基础，还通过其结构评估了其功能。我们预计这将促进对植物利用阳光进行各种化学反应的分子机制的进一步研究。”
