绿眼虫光合作用超级复合体的结构揭秘

光合放氧生物（如蓝细菌、藻类和植物）通过光系统I（PSI）和光系统II（PSII）将光能转化为化学能，捕光复合物（LHC）作为天线帮助捕获光能。眼虫（Euglena gracilis）是一种拥有次级绿色藻类质体的真核藻类，其PSI与LHC结合形成的超复合物（PSI-LHCI）结构和进化情况此前不明确。本研究利用冷冻电镜技术，获得了眼虫PSI-LHCI超复合物的2.82埃高分辨率结构。该结构显示，其包含一个由8个亚基组成的PSI单体核心，以及13个不对称排列的LHCI蛋白。与绿色谱系生物典型的LHCI结构不同，眼虫的LHCI能结合二阿朴胡萝卜素——这种类胡萝卜素常见于红色谱系的LHC，而非绿色谱系的标准LHCI中。系统发育分析发现，眼虫的LHCI并非来自绿色谱系的LHCI类群，而是起源于与LHCII相关的分支；核编码的PSI亚基PsaD则可能通过水平基因转移（不同物种间的基因转移）来自蓝细菌。这些结果表明，眼虫的PSI-LHCI具有“镶嵌式”起源，其独特的捕光结构展现了光合系统的结构和进化可塑性，说明内共生过程和物种特异性适应如何共同塑造了不同的光能捕获策略。