光合作用的核心在于光能捕獲與電子能量轉(zhuǎn)移高效協(xié)同。在藍(lán)細(xì)菌中，缺鐵條件下表達(dá)的鐵應(yīng)激誘導(dǎo)蛋白A（IsiA）會圍繞光系統(tǒng)I（PSI）形成多種不同類型的超復(fù)合體，以增強(qiáng)光能捕獲和光調(diào)控能力。其中，多層IsiA-PSI復(fù)合體在藍(lán)細(xì)菌適應(yīng)環(huán)境脅迫中發(fā)揮重要作用，但學(xué)界對其精細(xì)的三維結(jié)構(gòu)、組裝機(jī)制及能量傳遞途徑尚不明晰。

　　2025年12月20日，中國科學(xué)院生物物理研究所等研究團(tuán)隊利用單顆粒冷凍電鏡手段，解析了來自嗜熱藍(lán)細(xì)菌（Thermosynechococcus elongatus BP-1）在缺鐵條件下分離出的兩種不同類型PSI-IsiA超復(fù)合物（PSI3-IsiA43和PSI1-IsiA13）的三維結(jié)構(gòu)。研究揭示了雙層IsiA圍繞三聚體或單體PSI核心形成的精細(xì)空間架構(gòu)及其一千余個色素的組織分布，并結(jié)合原子力顯微鏡原位成像，觀察到這些超復(fù)合體在膜內(nèi)的天然分布特征。

　　團(tuán)隊通過深入分析PSI-IsiA超復(fù)合體結(jié)構(gòu)，闡明了雙層IsiA蛋白與PSI結(jié)合形成穩(wěn)定超分子復(fù)合體的機(jī)制，并結(jié)合熒光共振能量轉(zhuǎn)移計算，揭示了能量從外層IsiA、內(nèi)層IsiA到PSI核心的傳遞路徑。團(tuán)隊進(jìn)一步從三維結(jié)構(gòu)層面，揭示了光捕獲和能量傳輸?shù)膮f(xié)同機(jī)制。

　　該研究為學(xué)界探討光合細(xì)菌在鐵匱乏等生存環(huán)境脅迫下優(yōu)化能量利用和保護(hù)光系統(tǒng)提供了分子基礎(chǔ)。

　　相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然-通訊》（Nature Communications）上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金委員會等的支持。

藍(lán)細(xì)菌光合復(fù)合物PSI3-IsiA43（左）和PSI1-IsiA13（右）的冷凍電鏡結(jié)構(gòu)