De lysaktive biomolekylers mange strukturer

Hvordan den lysfølsomme del af biomolekylet phytochrom ændrer sig fra en lys-tilpasset tilstand til en mørk-tilpasset tilstand er blevet undersøgt af forskere ved Ruhr-Universität Bochum og Philipps-Universität Marburg. Indtil nu, strukturerne af kun nogle få lysfølsomme biomolekyler kendes – og kun for de endelige tilstande i lys og mørke, men ikke for de mellemliggende trin. Ved hjælp af forskellige spektroskopiske metoder, Det er nu lykkedes Bochum-Marburg-teamet at få ny indsigt i dynamiske strukturelle ændringer.

Gruppen ledet af professor Enrica Bordignon fra Bochum og professor Oliver Essen fra Marburg beskriver resultaterne i tidsskriftet Struktur , offentliggjort online den 20. september 2018.

Undersøgelse af lysdrevne strukturelle ændringer

"Lysfølsomme biomolekyler såsom fytokromer fra planter er interessante til forskellige anvendelser, for eksempel i landbruget, hvor en ændring i phytochrom kunne optimere planters vækstvaner, eller for optogenetiske værktøjer, der gør det muligt at kontrollere aktiviteten af ​​genetisk modificerede celler i den levende krop med lys, " siger Enrica Bordignon, leder af Bochums EPR Spectroscopy Working Group. Indsigt i, hvordan fotoreceptorerne ændrer deres rumlige struktur, når de udsættes for lys, kunne fremme disse applikationer. "Indtil nu, imidlertid, det har været en udfordring at dechifrere disse processer med atomopløsning, " forklarer doktorgradsforsker Tufa Assafa.

Forskerne analyserede et fytokrommolekyle fra cyanobakterier ved hjælp af en særlig form for massespektrometri og en spektroskopisk metode kaldet elektronspinresonans. I modsætning til andre metoder, de var i stand til at studere molekylet i opløsning og spore dets strukturelle ændringer uden at skulle krystallisere det. De observerede flere karakteristiske strukturelle ændringer i det lysfølsomme segment af fytokromet og skabte en model, der viser de lysudløste konverteringstrin. Ud over, holdet viste, at for forskellige fytokromer, der er en universel mekanisme for transformationen fra den mørketilpassede til den lystilpassede tilstand.