Demasiada luz solar puede dañar la capacidad de las plantas para convertir la energía del sol en combustibles; la naturaleza ha resuelto el problema al disipar la energía no deseada como calor. Con el objetivo de aprender del éxito de la naturaleza, los científicos caracterizaron la proteína de color naranja que protegecianobacterias de la sobreexposición a la luz solar. Descubrieron que la proteína naranja-ish cambia a un color rojizo que ayuda a disipar el exceso de energía de manera inofensiva como el calor.
Los hallazgos podrían ser útiles para el diseño de sistemas fotosintéticos artificiales, que usan luz solar intermitente para crear combustibles de uso en cualquier momento.
El desarrollo de sistemas fotosintéticos artificiales para producir combustibles químicos a partir de la energía solar es un objetivo de investigación a largo plazo que abarca muchos desafíos científicos y técnicos. Una pregunta clave es la capacidad del sistema fotosintético para protegerse del fotodaño. La luz solar natural es perjudicialpara los sistemas fotosintéticos de plantas, algas y cianobacterias, y se espera que sea igualmente dañino para los sistemas artificiales altamente eficientes. La naturaleza ha desarrollado un mecanismo para la fotoprotección que consiste en eliminar el exceso de energía del sistema de forma inofensiva como calor; sin embargo, actualmente no existe tal procesoexiste para sistemas artificiales. En un esfuerzo por comprender los mecanismos de la fotoprotección natural, los investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley y la Universidad Estatal de Michigan han caracterizado la proteína carotenoide naranja OCP que proporciona fotoprotección en las cianobacterias.
Tras la exposición a la luz solar, el OCP se fotoactiva y se convierte de un estado "anaranjado y absorbente de luz" a un estado "rojo, de fotoprotección" que se une a la antena cianobacteriana para disipar el calor. Utilizando cristalografía de rayos X y rayos XEste trabajo ha demostrado que la conversión del estado naranja al rojo es inducida por un cambio de 12 Å de un pigmento carotenoide dentro del OCP. El cambio de pigmento crea diferentes interacciones carotenoide-proteína que hacen que la proteína cambie de forma, al tiempo que proporcionacapacidad de la proteína de estado "rojo" recién formada para unirse a la antena cianobacteriana y disipar calor. Movimientos de carotenoides similares pueden ocurrir en plantas y algas, que también dependen de pigmentos carotenoides unidos a proteínas para fotoprotección.
Con el apoyo del Departamento de Energía de EE. UU. DOE, la Oficina de Ciencias, Ciencias Energéticas Básicas, Ciencias Químicas, Geociencias y División de Biociencias otorga el DE-FG02-91ER20021. La Fuente de Luz Avanzada del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley cuenta con el respaldo de la Oficinaof Science, Office of Basic Energy Sciences, DOE bajo contrato No. DE-AC02-05CH11231. Esta investigación utilizó recursos del Centro Nacional de Investigación Científica de Energía Energética, una Oficina para Usuarios de la Oficina de Ciencia del DOE apoyada por la Oficina de Ciencia del DOE bajo contrato no. DE-AC02- 05CH11231 y el Joint BioEnergy Institute con el apoyo de la Oficina de Ciencia, Oficina de Investigación Biológica y Ambiental del DOE bajo el contrato DE-AC02-05CH11231. AW, AT, CB y DK están respaldados por una subvención de la Agencia Nacionalde la Recherche ANR, proyecto CYANOPROTECT, y recursos utilizados del CNRS y el Comisariado de la Energía Atómica CEA.
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Materiales proporcionado por Departamento de Energía, Oficina de Ciencia . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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