La conversión de luz en energía química por parte de plantas y microorganismos fotosintéticos es uno de los procesos más importantes de la naturaleza, ya que elimina de la atmósfera el CO2 que daña el clima. Los complejos de proteínas, los llamados fotosistemas, juegan un papel clave en este proceso.El equipo de investigación internacional arrojó luz por primera vez sobre la estructura y función de un estado de transición en la síntesis del fotosistema II.
El estudio fue publicado por el equipo de Ruhr-Universität Bochum RUB, los Institutos Max Planck de Bioquímica y Biofísica, el Centro de Microbiología Sintética SYNMIKRO y el Departamento de Química de la Philipps Universität Marburg, la Universidad de Illinois Urbana-Champaign, EE. UU., Y Université Paris-Saclay, Francia, en línea el 12 de abril de 2021 en la revista Plantas naturales .
Catalizador de vida
El fotosistema II PS II es de fundamental importancia para la vida, ya que es capaz de catalizar la división del agua. El oxígeno liberado en esta reacción nos permite respirar. Además, el PS II convierte la energía luminosa de tal manera queEl CO2 atmosférico se puede utilizar para sintetizar moléculas orgánicas. Por lo tanto, el PS II representa el comienzo molecular de todas las cadenas alimentarias. Su estructura y función ya se han investigado en detalle, pero hasta ahora se sabe poco sobre los procesos moleculares que conducen al ensamblaje ordenadodel complejo.
producción de ensamblaje
PS II consta de más de 100 partes individuales que tienen que unirse en un proceso bien orquestado para finalmente crear una máquina completamente funcional. Proteínas auxiliares, los llamados factores de ensamblaje, que son responsables de los sub-pasos,juegan un papel crucial en este proceso. "Imagínelos como robots en una línea de ensamblaje, por ejemplo haciendo un automóvil", explica el profesor Marc Nowaczyk de la Cátedra RUB de Bioquímica Vegetal. "Cada robot agrega una pieza o ensambla módulos prefabricados para terminarcon una máquina perfecta. "
Al averiguar cómo se hace esto, la dificultad fue aislar un producto intermedio, incluidos sus auxiliares moleculares, porque tales estados de transición son muy inestables en comparación con el producto terminado y solo están presentes en cantidades muy pequeñas. Solo mediante el uso de trucos,como eliminar una parte de la producción de la línea de montaje, ¿fue posible aislar una etapa intermedia con las proteínas auxiliares asociadas por primera vez?
Cold Insights: microscopía crioelectrónica
Gracias a la microscopía crioelectrónica, se pueden obtener imágenes de estructuras proteicas sensibles, que incluyen estados de transición de PS II, e incluso las partículas de virus más pequeñas. Los datos, publicados en Plantas naturales , muestran la estructura molecular de un complejo de transición de PS II con hasta tres proteínas auxiliares ". Durante la construcción del modelo estructural de PSII, resultó que una de estas proteínas auxiliares causa cambios estructurales previamente desconocidos a los que finalmente nos vinculamosun mecanismo protector novedoso ", explica el Dr. Till Rudack del Centro de Diagnóstico de Proteínas ProDi. Durante este paso de ensamblaje, PS II solo está parcialmente activo: los procesos inducidos por la luz ya pueden tener lugar, pero la división del agua aún no está activada.Esto, como resultó, conduce a la formación de especies de oxígeno agresivas que pueden dañar el complejo inacabado. Sin embargo, la unión de la proteína auxiliar y el cambio estructural asociado en PS II pueden prevenir la formación de moléculas dañinas y, en consecuencia,proteger el complejo en su fase vulnerable. Otra proteína auxiliar a su vez prepara la activación del mecanismo de división del agua. "Tan pronto como logremos identificar cualquier intermediario adicionalEn las etapas iniciales de esta activación, esta podría ser la clave para una comprensión profunda de la división del agua impulsada por la luz molecular.Como resultado, podríamos avanzar en el desarrollo de catalizadores sintéticos para la conversión energética de la luz solar en sustancias orgánicas ", concluyen los autores.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Ruhr-Universidad de Bochum . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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