长聘教轨副教授
万物生长靠太阳。光合作用维系着整个地球生物圈。作为光合作用至关重要的因子，叶绿素把远在1.5亿公里外的太阳与地球上的生灵紧紧相连。研究叶绿素合成和光合作用的分子机制不仅是满足我们的好奇心，更可为解决人类社会面临的众多挑战提供知识储备。
光合生物含有特定种类的光合色素和光合系统来适应所处环境的光能资源。一种光合生物所能利用的光谱资源是有限的。我们将利用基因工程的方法，突破物种间的进化隔离，在光合模式生物中重组色素合成路径，修饰其固有光系统，甚至组装全新的光系统。我们期望以此来理解光合系统复杂的组装机制，并构建可以更充分利用太阳光能的“广谱”光合工程菌。
在这个长期项目中，我们将整合对光合作用的已有认知，利用基因工程学和合成生物学的方法学，在异养微生物中自下而上逐步搭建光系统。初期将在原核生物中执行，以大肠杆菌为主，后续或将计划延伸至真核微生物，如酵母中。这个项目挑战性极大，其终极目标将是在异养生物中组建有功能的光系统，实现光能捕获和光化学反应，并与宿主的能量代谢路径完全整合。
叶绿素是一类环状四吡咯分子，其特有的化学结构包括一个中心镁离子和一个第五环。该第五环的形成导致“红”到“绿”的颜色转变，使叶绿素的吸收线型初现端倪。自然界已知存在两种完全不同的催化该环形成的环化酶，一种是厌氧型，另一种是好氧型。好氧型环化酶在不同光合生物中根据其是否包含一个辅助亚基又可细分为三种。本实验室研究环化酶的生物化学属性，并结合结构生物学的方法，确定其参与反应的重要氨基酸残基，以及反应所需的电子传递的细节。我们还会研究环化酶在模式光合生物体内的活性和调控，以及与其他叶绿素合成酶的相互作用。
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