光系统II（PSII）是光合作用过程中光依赖性反应中的第一膜蛋白复合物，是催化水的氧化产生氧气的核心。PSII复合物主要以二聚体形式嵌入类囊体膜中，每个单体含有20多种不同的蛋白质亚基，二聚体总分子量约为700kDa。虽然光是光合作用的能量来源，但是过量的光照也会造成光损伤。PSII是光损伤的关键部位，光损伤导致复合物中电子传递链失活，并造成复合物放氧活性中心的氧化损伤和放氧活性丧失。由于PSII二聚体分子量巨大，对其在光损伤过程中的组成和结构变化的动态分析极具挑战。
为对PSII膜蛋白复合物在光损伤过程中的组成、结构和氧化修饰变化进行全面分析，王方军团队提出了化学交联质谱法和整体蛋白质组学分析整合策略，发现这两种分析方法获得的结果高度互补、相互验证。研究显示，在光损伤早期，PSII核心蛋白亚基靠近锰簇的氨基酸残基如D2/304F和311L发生氧化，同时锰簇附近的序列区域如D2/324Q-342L首先被降解。随后，复合物电子传递链中PheoD2，QA，非血红素铁以及CP47和CP43的基质侧附近残基发生氧化，核心蛋白亚基D1，D2，CP47和CP43中发生了明显的降解和解离，外周小亚基也发生降解并最终从核心亚基上解离。研究还发现，囊腔侧结构域的主要部分在光照过程中相对稳定，并且在核心亚基降解后可能与复合物整体完全脱离。该工作对PSII膜蛋白复合物的光损伤分子机制进行了全面解析，加深了对光损伤过程的认识。
该工作于近日发表在中国化学会旗舰刊物CCS Chemistry上。该工作得到国家自然科学基金、辽宁省自然科学基金、我所科研创新基金等项目的资助。（文/图 周烨）
