微观世界中的美

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<p class="ql-block">2021年的最后一天偶然浏览了一下google scholar. 发现这一年解析了不少与光合细菌有关的集光络合物。细看其结构,无论是高度对称的,抑或残缺的都是自然界在微观世界里留给我们的美丽,值得欣赏。借此辞旧迎新之际,与朋友们分享。</p><p class="ql-block">下面这一个叫集光络合物2 (Light harvesting complex 2, LH2)的蛋白质分子。其生理作用为收集太阳☀光,然后将其传递给另一个叫反应中心的蛋白分子(RC),从而将光能转换成化学能。从上往下看,这是一个环状结构的蛋白质分子,直径只有7.6纳米。细看环的结构,它由七个相同的部分组成。一黄一蓝两条蛋白链结合着色素分子。于是,人们称其为七对称结构。</p><p class="ql-block">Light harvedting complex 2 from Marichromtium purpuratum at 2.4 Angstrom</p><p class="ql-block"><b>Science Advances</b>, 7,7 eabe4650</p><p class="ql-block">2021/2/1</p> <p class="ql-block">接着的是上面的同类,但是环由九个相同的部分组成。九对称结构。</p> <p class="ql-block">这是从侧面观察的蛋白分子的电子密度图。</p><p class="ql-block"><br></p> <p class="ql-block">Cryo-EM structure of the Rhodobacter sphaeroides light harvesting complex 2 at 2.1A resolution</p><p class="ql-block"><b>Biochemistry</b> 60,44</p><p class="ql-block">2021/10/26</p><p class="ql-block">下面这个分子看上去比以上两个大。中间部分就是上面提到的叫反应中心的蛋白分子。它被一个大环包着。其结构看起来与集光络合物2,LH2,相似。所以,人们叫它集光络合物1(LH1)。二者加起来就叫RC-LH1。中间部分,RC,不具对称性,外环也没了旋转中心对称。但其椭圆状的结构依旧赏心悦目。</p> <p class="ql-block">Cryo-EM structure of the Rhodospirillum rubrum RC-LH1 complex at 2.5 A</p><p class="ql-block"><b>Biochemical J.</b></p><p class="ql-block">2021/09/17</p> <p class="ql-block">这是上面蛋白分子的同类。但是,外环被一个红色的W蛋白链给破坏了。这个W将环打开,给整个分子带来了生物活性。</p><p class="ql-block">如果将其删除掉,结构是完美了,但光合活性却消失了。</p><p class="ql-block"><br></p> <p class="ql-block">2021/01/01</p><p class="ql-block">Structures of Rhodopseudomonas palustris RC-LH1 compexes with open and close Q channels. </p><p class="ql-block"><b>Science Advances</b>, 7,3 eade2631</p> <p class="ql-block">这几乎是上面的双胞胎兄弟。红色蛋白链-X 阻断了外环的连续性。它不仅给整个分子带来生物活性,而且,还会将两个相同的分子组合在一起形成孪生体。残缺也是美呀!</p><p class="ql-block">Cryo-EM structure of the monomeric RC-LH1 from Rhodobacter sphaeroides st 2.5 A resolution</p><p class="ql-block"><b>Biochemical J.</b> 478,20</p><p class="ql-block">2021/10/29</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"><br></p> <p class="ql-block">两个单体分子通过X蛋白链结合在一起,一个新的对称又形成了。</p><p class="ql-block">Cryo-EM structure of the dimeric RC-LH1 from Rhodobacter sphaeroides st 2.9A resolution</p><p class="ql-block"><b>Biochemical J.</b> 478,21</p><p class="ql-block">2021/11/12</p><p class="ql-block">下面这个是家族中的大哥大。这是它的侧面图,其直径达16.5纳米。</p> <p class="ql-block">从上往下看,你会发现它由两个环回绕着中心RC. 所以,将它命名为RC-dLH。这里的d取自英文double的第一个字母。</p><p class="ql-block">2021/12/23</p><p class="ql-block"><b>Science Advances</b> (in press)</p> <p class="ql-block">这个蛋白是从我国内蒙古戈壁沙漠中一个水塘中采集的光合细菌中提纯的。由于全球气候变暖的缘故,这个水塘已经干渴而不复存在。只好用住家附近的一个水库为背景来替代制作一张新年贺卡。祝朋友们新年快乐,万事如意。</p> <p class="ql-block">2021/12/31/23:48 于英国谢菲尔德市</p><p class="ql-block">email:x7d771@gmail.com</p>