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    上海光源用戶成果入選2019年度“中國十大科技進展新聞”、“中國生命科學十大進展”
    時間 : 2020-01-15     

    由中國科學院、中國工程院主辦,中國科學院學部工作局、中國工程院辦公廳、中國科學報社承辦,中國科學院院士和中國工程院院士投票評選的2019年中國十大科技進展新聞111日揭曉。由中國科協生命科學學會聯合體成員學會推薦,由以兩院院士為主的生命科學、生物技術和臨床醫學等領域同行專家評選,并經中國科協生命科學學會聯合體主席團審核的2019年度中國生命科學十大進展”110日揭曉。上海光源生物大分子晶體學線站用戶成果硅藻如何利用其獨特結構去高效地捕獲、利用光能同時入選“中國十大科技進展新聞”、“中國生命科學十大進展”;“揭示抗結核新藥的靶點和作用機制及潛在新藥的發現”入選“中國生命科學十大進展”。 

    中科院植物所的沈建仁和匡廷云研究團隊解析了硅藻的主要捕光天線蛋白高分辨率結構,利用BL17U1線站解析了硅藻的主要捕光天線蛋白(FCP)1.8埃的高分辨率結構。這是硅藻的首個光合膜蛋白結構解析研究,是該研究領域期待已久的結構解析工作。為研究硅藻的光能捕獲、利用和光保護機制提供了重要的結構基礎?;谠撗芯?,科學家未來有望設計出可以高效捕光的新型作物。 

    光合作用是地球上規模最大、最重要的化學反應。光合生物利用太陽能合成有機物,釋放出氧氣,為人類繁衍和社會發展提供基本的物質基礎和能量來源。其中硅藻(Diatoms)貢獻了地球上每年約20%的原初生產力——即其吸收二氧化碳的能力占全球生態系統的五分之一左右,比熱帶雨林的貢獻還要高,因此在地球的元素(碳、氮、氧、硅等)循環和氣候變化中發揮重要作用。硅藻捕光天線蛋白巖藻黃素-葉綠素a/c蛋白復合體Fucoxanthin chlorophyll a/c protein,FCP)具有出色的藍綠光捕獲能力和極強的光保護能力,是硅藻細胞快速生長和繁殖的能量基礎。然而硅藻光合膜蛋白的結構長期沒有得到解析,極大限制了硅藻光合作用的研究。 

    研究人員解析了高分辨率的FCP晶體結構,首次描繪了葉綠素c和巖藻黃素在光合膜蛋白中的結合細節,闡明了葉綠素和巖藻黃素在FCP復合體中的空間排布,揭示了葉綠素c和巖藻黃素捕獲藍綠光并高效傳遞能量的結構基礎;首次揭示了FCP二聚體的結合方式,對幾十年來硅藻主要捕光天線蛋白聚合狀態研究提供了第一個明確的實驗證據。這一研究工作為揭示光合作用光反應拓展捕光截面和高效捕獲傳遞光能機理,以及硅藻超強的光保護機制提供了堅實的結構基礎;為實現光合作用寬幅捕獲和快速傳遞光能的理論計算提供了可能,為人工模擬光合作用機理提供了新理論依據。也為指導設計新型作物、提高植物的捕光和光保護效率提供了新思路和新策略。

    結核病是由結核分枝桿菌感染而引發的一種致命性疾病,在傳染性疾病中堪稱頭號殺手,因此針對結核桿菌的新藥靶點研究和新藥研發迫在眉睫。膜蛋白MmpL3在分枝桿菌細胞壁合成過程起關鍵作用,是一個抗結核新藥研發的重要靶點。

    饒子和院士研究團隊利用上海光源晶體學線站(BL17U1、BL18U1、BL19U1)率先解析了藥靶MmpL3藥靶-藥物復合物的高分辨率晶體結構,揭示了MmpL3的工作機理以及新藥SQ109殺死細菌的全新分子機制。研究團隊還發現一種減肥藥利莫那班也是靶向MmpL3的抑制劑并闡明了其作用機制。該研究首次勾勒了小分子抑制劑如何精確靶向MmpL3及其超家族質子內流通道的三維圖像,為新型抗生素的研發、解決全球日趨嚴重的細菌耐藥問題開辟了一條全新途徑,也為我國研發具有自主知識產權的抗結核新藥奠定了重要的基礎。研究設計的抗結核先導藥物已申請PCT專利。

     

     

    利用上海光源BL17U1線站解析了硅藻的主要捕光天線蛋白(FCP)1.8埃的高分辨率結構   

     

     

     

    四種抑制劑精確靶向MmpL3的分子機制 

      

      

      

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