Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Kemi

Byggesten i alt liv får ny forståelse

Kredit:CC0 Public Domain

Ny forskning i et enzym, der er essentielt for fotosyntese og alt liv på jorden, har afsløret et nøglefund i dets struktur, som afslører, hvordan lys kan interagere med stof og danne et essentielt pigment for liv.

Værket giver en strukturel forståelse af, hvordan et lysaktiveret enzym involveret i klorofylsyntese virker. Lysaktiverede enzymer er sjældne i naturen, med kun tre kendte. Især dette enzym, kaldet protochlorophyllidoxidoreduktase eller 'POR', er ansvarlig for at gøre pigmentet afgørende for klorofyl i planter. Uden klorofyl, der er ingen fotosyntese og intet planteliv.

At forstå strukturen af ​​POR-enzymet giver et sjældent glimt af, hvordan et naturligt lysaktiveret enzym virker. Både kemikere og biovidenskabsmænd har været fascineret af lysaktivering af biologisk katalyse i mange år, og det har været en stor udfordring at forstå, hvordan lys kan drive enzymreaktioner. Den afslørede struktur viser, hvordan enzymets arkitektur tillader en af ​​reaktanterne at fange lys og kanalisere det til at drive en afgørende biologisk reaktion involveret i klorofylsyntese. Forståelse af disse grundlæggende begreber bør have store konsekvenser for udformningen af ​​nye lysaktiverede kemiske og biokemiske katalysatorer, som er stadig vigtigere i brugen af ​​enzymer i kemisk fremstilling.

Forskningen ledet af University of Manchester, sammen med kolleger i Kina (Chinese Academy of Agricultural Sciences, Shanghai Jiao Tong Universitet, Zhejiang University of Technology og Qi Institute), offentliggøres i dag i tidsskriftet Natur . Professor Nigel Scrutton sagde om den nye opdagelse:"Disse undersøgelser afslører, hvordan POR-enzymet medfører lysdrevet reduktion af pigmentet Pchlide. Vores undersøgelser giver et strukturelt grundlag for at udnytte lysenergi til at drive katalyse i dette vigtige klorofyl biosyntetiske enzym, som er afgørende for lys-til-kemisk energiomdannelse og energiflow i biosfæren."

Dr. Derren Heyes kørte flere af eksperimenterne til den nye forskning, han sagde:"Krystalstrukturen af ​​dette vigtige lysaktiverede enzym har vist sig at være uhåndgribelig i mange år. Vores nuværende arbejde giver det afgørende manglende led mellem proteinstruktur og reaktionskemi og baner vejen for detaljerede beregningsstudier af reaktionen i fremtid."

At demonstrere et så fundamentalt aspekt af biologisk liv for første gang fortæller os, hvordan processen i cellerne udføres for at tillade fotosyntese at finde sted. Holdet opdagede, at lysenergi aktiverer et af dets substrater, protochlorophyllid, en forløber for klorofyl, inde i enzymet for at drive 'nedstrøms' bindingsbrud og lave reaktioner.

Denne nye opdagelse viser, at vi stadig er ved at optrevle de kernebyggesten i livet, som er milliarder af år før mennesker. Dette store videnskabelige gennembrud giver en unik strukturel og fysisk indsigt i en fundamental reaktion i naturen. Dette kan åbne døren for muligheden for at bioteknologiske kunstige lys-aktiverede enzymer i fremtiden.


Varme artikler