由布里斯托大學(xué)(University of Bristol)領(lǐng)導(dǎo)的一組科學(xué)家開發(fā)了一種新的光合作用蛋白系統(tǒng)，從而為太陽(yáng)能技術(shù)設(shè)備提供了一種增強(qiáng)且更可持續(xù)的方法。

該計(jì)劃是合成生物學(xué)領(lǐng)域更廣泛的努力的一部分，目的是使用蛋白質(zhì)代替人造材料，人造材料通常稀少，昂貴，并且在設(shè)備過(guò)時(shí)時(shí)可能對(duì)環(huán)境有害。

該研究今天發(fā)表在《自然通訊》上，其目的是開發(fā)顯示多色太陽(yáng)能收獲的“嵌合體”光合復(fù)合物。

科學(xué)家們首次能夠構(gòu)建同時(shí)使用葉綠素和細(xì)菌葉綠素的單一蛋白質(zhì)系統(tǒng)，并證明了這兩種色素系統(tǒng)可以協(xié)同工作以實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化。

這項(xiàng)研究的主要作者和布里斯托大學(xué)的生物化學(xué)讀者M(jìn)ike Jones博士說(shuō)：

“過(guò)去，兩種主要類型的蛋白質(zhì)已用于技術(shù)設(shè)備中的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化。第一種來(lái)自“產(chǎn)氧”光合生物-植物，藻類和藍(lán)細(xì)菌-含有葉綠素作為其主要光合色素，并產(chǎn)生氧氣作為該過(guò)程的廢物。第二種來(lái)自“抗生”生物，即含有細(xì)菌葉綠素作為其主要光合色素的細(xì)菌。

“我們已經(jīng)將來(lái)自光合作用領(lǐng)域非常不同的這兩種蛋白質(zhì)組裝成一個(gè)單一的生物光系統(tǒng)，從而可以擴(kuò)大太陽(yáng)能的收集。” 我們還證明了該系統(tǒng)可以與人造電極連接，以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展的太陽(yáng)能到電能的轉(zhuǎn)換。”

來(lái)自大學(xué)BrisSynBio研究所的科學(xué)家與阿姆斯特丹自由大學(xué)的光電化學(xué)同事合作，從紫色光合作用細(xì)菌中純化了“反應(yīng)中心”蛋白，并從綠色植物中純化了光收集蛋白(實(shí)際上是在E中重組制備)大腸桿菌)，并使用從第二種細(xì)菌獲得的連接域?qū)⑺鼈冇谰面i定在一起。結(jié)果是第一個(gè)具有明確定義的蛋白質(zhì)和色素成分的單一復(fù)合物，顯示出擴(kuò)大的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化率。

由BBSRC和EPSRC資助的研究很大程度上是布里斯托爾大學(xué)合成生物學(xué)博士培訓(xùn)中心的博士生劉俊泰博士的工作。這一突破是合成生物學(xué)方法的一個(gè)例子，該方法將蛋白質(zhì)視為可以使用常見且可預(yù)測(cè)的界面以新穎有趣的方式組裝的組分。

瓊斯博士說(shuō)：“這項(xiàng)工作表明，可以使用一種純粹通過(guò)遺傳編碼獲得的簡(jiǎn)單方法，使自然界所能提供的設(shè)備以外的設(shè)備中所內(nèi)置的蛋白質(zhì)系統(tǒng)多樣化。”

瓊斯博士說(shuō)，下一步是利用藍(lán)細(xì)菌中含有吸收黃色和橙色光的膽紅素的蛋白質(zhì)來(lái)擴(kuò)大光合色素的種類，并探索將酶與這些新穎的光系統(tǒng)聯(lián)系起來(lái)，以便利用陽(yáng)光來(lái)促進(jìn)催化作用。