人类可以做很多事情，但植物却拥有我们无法做到的能力：它们直接从阳光中获取能量，这就是所谓的光合作用。然而，新的研究表明，科学家正在缩小这一差距。

大阪都立大学的研究人员揭示了一种人工光合天线蛋白复合物(称为光收集复合物 II (LHCII))的三维结构，并证明人工 LHCII 与其天然 LHCII 非常相似。这一发现标志着我们在了解植物如何收集和管理太阳能方面迈出了重要一步，为未来人工光合作用的创新铺平了道路。

该研究由研究生院人工光合作用研究中心副教授 Ritsuko Fujii 和当时的研究生 Soichiro Seki 领导，他们的研究成果发表在PNAS Nexus上。

光合作用将阳光转化为可用能量，这是一个极其复杂的过程，涉及数百种不同的分子和蛋白质。其中包括 LHCII，这是植物和绿藻叶绿体中最常见的色素蛋白复合物;它负责捕获阳光并有效引导能量以驱动光合作用。

LHCII 本身由许多蛋白质和色素分子组成;了解这种光合天线如何发挥其神奇作用并模仿它绝非易事。

人们曾尝试过各种方法重建 LHCII。问题是：这些仿制品与大自然的创造物相近吗?

Seki 博士说：“传统方法无法确定体外重建的 LHCII 的确切结构。”

体外重建是一种实验室技术，科学家可以通过在大肠杆菌中合成 LHCII 的蛋白质部分并将其与天然色素和脂质结合，在植物外重建 LHCII。

因此，研究团队另辟蹊径，利用低温电子显微镜分析他们重建的 LHCII 的 3D 结构。这项荣获 2017 年诺贝尔化学奖的技术可以捕捉在极低温度下冷冻的样本的图像，使研究人员能够非常详细地观察色素和蛋白质在复合物中的排列方式。

“我们的研究结果显示，实验室制造的 LHCII 与天然版本几乎完全相同，只有一些细微的差别，”Seki 博士说。

这些结果验证了体外重建技术的有效性，为探索LHCII的内部工作原理及其在光合作用中的作用开辟了新的机会，为未来人工光合作用和植物生产技术的进步奠定了基础。

藤井教授表示：“我们的研究结果不仅为重建的 LHCII 提供了结构基础，而且还评估了基于重建的 LHCII 结构的功能。”

“我们希望这将促进进一步研究植物利用阳光进行化学反应的分子机制。”

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