從納米尺度觀察單細胞紅藻

 山東大學微生物技術國家重點實驗室，山東大學海洋生物技術研究中心，荷蘭萊頓大學的研究人員從納米尺度上，直接觀察到了單細胞紅藻——紫球藻天然狀態下藻膽體的三維形貌及其在類囊體膜上的排列格式，這對于闡明光合作用的機制、進化及其在生物醫學檢測中的應用具有重要的意義。這一研究結果以封面文章的形式發表在雜志《生物化學雜志》（Journal of Biological Chemistry）上。
 
    文章的通訊作者是來自微生物技術國家重點實驗室的張玉忠教授，其早年畢業于山東師范大學生物系，曾先后訪問過美國威斯康星州立大學（訪問學者），俄亥俄州立大學、UCLA、夏威夷大學、華盛頓大學西雅圖分校。主要研究方向包括海洋微生物學與海洋微生物技術，深、遠海微生物資源的多樣性、重要的生命過程與環境響應。
 
    多年來，國內外一直用透射電子顯微鏡技術研究藻膽體的結構，但透射電子顯微鏡觀察的是樣品的二維結構。張玉忠教授課題組劉魯寧等人，利用原子力顯微鏡技術，從納米尺度上，直接觀察到了單細胞紅藻——紫球藻天然狀態下藻膽體的三維形貌（64×42×28nm）（長×寬×高）及其在類囊體膜上的排列格式。研究發現紫球藻藻膽體在類囊體膜上的排列格式具有多樣性，更有意義的是，各種不同排列格式中，藻膽體在類囊體膜上的排列都是非常擁擠的。此外，張玉忠教授與荷蘭萊頓大學Thijs J. Aartsma教授等合作，利用單分子光譜技術，發現強光下紫球藻通過藻膽體內部能量傳遞解偶聯，來實現過多光能的耗散，避免過多光能對光系統II的傷害，根據上述研究結果，提出了紅藻中新的過多能量耗散機制模型。研究成果近期發表在PLOS ONE（2008,3（9）:e3134）上。
 
    藻膽體是藍藻（藍細菌）和紅藻光合作用的主要捕光色素蛋白復合物，由藻膽蛋白和連接蛋白組成，分布于類囊體膜的表面，負責光能的吸收，并主要傳遞給光系統II，實現光能向化學能的轉變。藻膽蛋白和藻膽體的結構與功能的研究，對于闡明光合作用的機制、進化及其在生物醫學檢測中的應用具有重要的意義。