PsbS全体结构。a. PsbS单体结构飘带示意图；b. PsbS二体结构示意图；c. PsbS二体界面处结合的叶绿素a；d. PsbS二体结合的qE按捺剂DCCD。

  植物的光合效果，是地球上最为有用的固定太阳光能的进程，人类所许多耗费的石油、天然气等，其实都是远古时期植物光合效果的直接和直接产品。

  地球每年经光合效果发生的物质有1730亿~2200亿吨，其间包含的能量相当于全世界能源耗费总量的10倍~20倍，但现在的使用率不到3%。光合效果是高效使用太阳能的最好典范，破解光合效果奥秘机制，将为树立“人工光合效果系统”，继而开发清洁、高效的新能源供给结构根底。

  由中科院生物物理所研讨员、中科院院士常文瑞带领的团队通过几年时刻，完成了菠菜首要捕光复合物的晶体结构测定，在光合膜蛋白研讨范畴取得系列重大效果。

  2004年3月18日，《天然》杂志宣布这一效果，封面上的“POWER PLANT”大字赫然，在国内外相关学术界引起强烈反响。

  近来，常文瑞院士课题组又取得了一项新打破解析了菠菜光维护蛋白PsbS活性状况的2.35埃分辨率的晶体结构，博士生范敏锐是这项重要研讨作业的详细承当者。

  “我便是那时进入课题组的，首先要探索纯化计划。”范敏锐在常文瑞院士和副研讨员李梅的指导下，花了两年时刻将蛋白从菠菜叶中纯化出来。

  要取得某种蛋白，惯例的办法一般都是用外源表达系统来取得，相对来讲要简单一些，而常文瑞课题组则另辟蹊径，挑选从菠菜叶中直接提取天然蛋白。

  “每纯化一次需求15斤菠菜，才干得到10毫克蛋白。”范敏锐笑言自己会像洗菜工相同，每次都要买来15斤菠菜，先去掉坏叶子，用自来水洗三遍，再用单蒸水洗两遍，在滤纸上吸走水分，才干榨汁离心提取到粗的样品。

  通过许多的探索，他们树立了一个从菠菜叶片中许多纯化PsbS的计划，并在纯化和结晶的进程中一向保持酸性pH 值条件。

  蛋白纯化出来后，范敏锐发现蛋白是绿色的。据此他们揣度它应该结合了叶绿素，“这在某种程度上预示着它或许吸收光能并将其转化成热能，开释出去。”当然，这仅仅是范敏锐的开始揣度。从纯化出蛋白到最后解析了该蛋白的结构，又花了他们一年半时刻。

  “植物与太阳光的联系可谓爱恨交加，一方面光能关于植物进行光合效果是必需的，但另一方面过量的光能又会导致植物光合效果设备的氧化性损害，所以植物逐步进化出了一种维护机制。”范敏锐向记者解说说。

  参加这种维护机制的便是光维护蛋白PsbS，早在2000年，美国一个研讨小组就证明了光维护蛋白PsbS的关键效果在高光照条件下，植物类囊体腔侧的pH值会由正常条件下的6.5下降至5.5~5.8，然后激活嵌在类囊体膜上的光维护蛋白PsbS，并然后诱发一种很有用的高光维护机制能量依靠的淬灭（qE）。通过qE，植物能够把捕光复合物吸收的过量光能以热的方式安全地耗散掉，由此削减或防止光氧化性损害。可是关于PsbS是否结合色素一向存有争议，其参加光维护效果的机制也并不清楚，解析其三维结构成为光合效果范畴等待已久的研讨课题。

  科学家用纯化的蛋白成长了晶体，并将晶体带到上海以及日本的同步辐射光源进行X射线衍射试验，终究解析了PsbS活性状况的2.35埃分辨率的晶体结构。

  “结构显现PsbS由四段跨膜螺旋组成，其结构严密，单体内部没有色素结合位点，展现出与咱们之前解析的同宗族其他捕光复合物LHCII和CP29彻底不同的结构特色。”范敏锐详尽地调查着这个让他花了三年多才得到的宝物。

  然后一年的时刻，他们结合晶体结构剖析和一系列的生化试验，证明了PsbS在低pH值下是一个严密的二体，然后纠正了之前该范畴的干流观念，即PsbS在活性状况下为单体。

  风趣的是，他们还发现低pH值下的PsbS二体界面处结合了一个叶绿素a，提示PsbS有或许是在体内直接参加qE。这些研讨结果为了解PsbS是怎么被激活和按捺以及其参加qE的或许机制奠定了重要根底。

  该项研讨效果已被世界闻名期刊Nature Structural & Molecular Biology接纳并在线宣布。范敏锐为榜首作者，常文瑞院士和副研讨员李梅为通讯作者，研讨员柳振峰也对本项研讨作出重要贡献。审稿专家称本作业“十分令人兴奋，而且带来许多惊喜，为研讨PsbS的功用供给了新的视角”，“跨出了重要的一步”，“是优异的、范畴内长时刻等待的而且火急地需求的一项研讨作业”。

  “粮食作物通过光合效果成长，进步光合功率，产值就能进步。依据以往的研讨，进步农作物的光维护才能，有望协助进步粮食产值远景。”范敏锐以为此刻他所做的根底研讨对今后使用有必定含义。