Rubisco 酶的功能图谱研究 背景介绍 Rubisco（核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶）是地球上最丰富的酶，负责光合作用中的二氧化碳固定过程。然而，Rubisco 的催化效率较低，且容易与氧气发生副反应，导致光合作用效率受到限制。尽管科学家们长期以来试图通过工程手段改进 Rubisco 的催化性能，但由于其复杂的生化参数（如催化速率、二氧化碳亲和力和特异性）难以高效测量，相关研究进展缓慢。近年来，随着高通量筛选技术和机器学习方法的发展，科学家们开始尝试系统地探索 Rubisco 的序列-功能关系，以期找到改进其性能的潜在途径。 本研究由来自 University of California Berkeley、Howard Hughes Medical Institute、Nanya...

硅藻光敏色素整合水下光谱感知深度的研究 学术背景 海洋生态系统中的光照分布对水生生物的生活有着深远的影响。光照不仅随着深度逐渐减弱，其光谱组成也会发生显著变化。然而，关于浮游植物如何通过光感受器感知这些光变化的研究仍然不足。硅藻作为海洋中重要的浮游植物，其光感受机制的研究对于理解海洋生态系统的光适应策略具有重要意义。光敏色素（phytochromes）是一类主要感知红光（R）和远红光（FR）的蛋白质，广泛存在于光合和非光合生物中。然而，海洋环境中的红光和远红光被水强烈吸收，因此硅藻光敏色素（Diatom Phytochromes, DPh）如何在这种环境中发挥作用仍是一个未解之谜。 本研究旨在通过整合硅藻光敏色素的功能研究和环境调查，揭示其在海洋环境中的光感知机制，特别是如何通过光敏色素感知...

光合系统II中水氧化过程中质子释放的机制研究 学术背景 光合系统II（Photosystem II, PSII）是自然界中唯一能够催化水分解的酶，其反应不仅释放出氧气，还为生物质的合成提供了电子。水分解反应释放的质子进入类囊体腔，形成质子动力势（proton-motive force, PMF），驱动ATP的合成。尽管近年来在PSII的结构和功能研究方面取得了显著进展，但水氧化反应中的关键步骤，特别是去质子化过程的机制仍然存在争议。本文通过结合量子/经典（QM/MM）自由能计算和原子分子动力学（MD）模拟，揭示了PSII中氧释放的锰-钙簇（Mn4O5Ca）如何通过保守的羧酸盐和水分子阵列将质子传递到类囊体腔，并识别了局部质子存储位点和分子门控机制，防止了质子回流的浪费反应。 论文来源 本文由...