眼虫藻(Euglena gracilis)中发现新型远红光捕获蛋白家族Lhce参与光合系统I/II的独特光适应机制

研究人员通过整合系统发育组学、蛋白质组学和光谱分析技术，在具有次级叶绿体的眼虫藻中发现了一个全新的远红光捕获天线复合体。该复合体由特有的Lhce蛋白家族构成，能形成五聚体结构并在远红光照射时与PSII短暂结合，其结构和功能均不同于绿色植物中的典型LHCII33三聚体。研究揭示了次级质体生物中独特的光系统天线调节机制，为光合生物的进化适应提供了新见解。

　　

光合生物演化出了应对光照条件变化的精妙策略，需要在高效捕光和光保护之间取得平衡。在绿色藻类和陆生植物中，这一过程涉及特化的光捕获复合体（light-harvesting complexes, LHCs）、非光化学淬灭机制，以及由与光系统（Photosystems, PS）I/II相关的天线蛋白动态重组驱动的状态转换。具有次级绿色质体的鞭毛虫眼虫藻（Euglena gracilis）代表了一个远缘进化谱系，其光捕获调控机制长期未被阐明。

通过多学科交叉研究手段，科学家们首次在眼虫藻中发现了一个全新的叶绿素a远红光捕获天线系统。该系统由该物种特有的Lhce蛋白家族构成，能在弱光条件下形成五聚体复合物，并在远红光照射时短暂地与PSII结合。这种天线结构在分子组成和功能上都显著区别于绿色植物中经典的LHCII₃₃三聚体。更有趣的是，眼虫藻的PSI周围还环绕着由Lhce/LhcbM蛋白构成的扩展捕光带，而其核心部分却保持最小化结构。

这些发现不仅揭示了次级质体生物中独特的光系统天线调节机制，更展现了与绿色植物和藻类完全不同的光适应策略。该研究为理解光合生物的进化多样性提供了全新视角，特别是对于阐明具有复杂内共生历史的生物如何发展出独特的光合调控途径具有重要启示。