Undersøgelse viser, hvordan proteiner leder elektroner til det rigtige sted

Celler har brug for energi for at fungere. Forskere ved Gøteborgs Universitet kan nu forklare, hvordan energi ledes i cellen af ​​små atombevægelser for at nå sin destination i proteinet. At efterligne disse strukturelle ændringer af proteinerne kan føre til mere effektive solceller i fremtiden.

Solens stråler er grundlaget for al den energi, der skaber liv på Jorden. Fotosyntese i planter er et godt eksempel, hvor solenergi er nødvendig for at planten kan vokse. Særlige proteiner absorberer solens stråler, og energien transporteres som elektroner inde i proteinet, i en proces, der kaldes ladningsoverførsel. I en ny undersøgelse viser forskere, hvordan proteiner deformeres for at skabe effektive transportruter for ladningerne.

"Vi undersøgte et protein, fotolyase, i frugtfluen, hvis funktion er at reparere beskadiget DNA. DNA-reparationen drives af solenergi, som transporteres i form af elektroner langs en kæde af fire tryptofaner (aminosyrer). interessant opdagelse er, at den omgivende proteinstruktur blev omformet på en meget specifik måde for at lede elektronerne langs kæden," forklarer Sebastian Westenhoff, professor i biofysisk kemi.

Forskerne bemærkede, hvordan ændringerne i strukturen fulgte præcise timings i takt med overførslen af ​​ladningen - vigtig viden, der kunne bruges til at designe bedre solpaneler, batterier eller andre applikationer, der kræver energitransport.

"Evolution er naturens materielle udvikling, og det er altid det bedste. Det, vi har lavet, er grundforskning. Jo mere vi forstår, hvad der sker, når proteiner absorberer sollys, jo bedre kan vi efterligne denne omdannelse af solenergi til elektricitet," siger Sebastian Westenhoff. .

Undersøgelsen, offentliggjort i Nature Chemistry , er et klart skridt fremad i forskningen om ladningsoverførsel i proteiner. At studere processen i frugtfluen ved hjælp af Serial Femtosecond Crystallography (SFX)-teknikken kan give forskere et indblik i proteinets dynamiske interaktion, når elektronerne bevæger sig.

"Dette vil åbne op for nye kapitler i vores forståelse af livets mysterier på molekylært niveau," slutter Sebastian Westenhoff.

Flere oplysninger: Andrea Cellini et al., Styrede ultrahurtige konformationelle ændringer ledsager elektronoverførsel i en fotolyase som opløst ved seriel krystallografi, Nature Chemistry (2024). DOI:10.1038/s41557-023-01413-9

Leveret af Göteborgs Universitet