2019年2月8日Science报道,中国科学院植物研究所沈建仁和匡廷云团队首次报道了羽纹纲硅藻——三角褐指藻FCP二聚体的1.8埃分辨率的晶体结构,描绘了叶绿素c和岩藻黄素在硅藻光合膜蛋白中的结合细节。2019年8月2日,该团队与清华大学隋森芳团队合作在Science发文,利用单颗粒冷冻电镜技术解析了一种中心纲硅藻(Chaetoceros gracilis)的PSII-FCPII超级复合体的3.0埃分辨率的三维结构,这也是国际上首次报道硅藻光系统-捕光天线超级复合体的结构。
研究发现,超复合物包含两个原体,每个原体在PSII核心周围具有四个四聚体和六个单体FCPII,其在腔表面含有五种外源氧进化蛋白。该结构揭示了巨大的色素网络的排列,有助于硅藻中有效的光能收集,转移和消散过程。该成果是该合作团队在前期红藻、绿藻的光合膜蛋白结构与功能研究工作的拓展,为阐明硅藻PSII-FCPII超级复合体中独特的光能捕获、传递和转化以及高效的光保护机制提供了重要的基础,为揭示PSII复合体的进化演变提供了重要线索。该成果也为PSII的超快动力学、理论计算和人工模拟光合作用研究提供了新理论依据,同时为后续指导设计新型作物、提高作物的捕光和光保护效率提供了新的思路。