Un equipo internacional de investigadores ha resuelto la estructura y ha aclarado la función del complejo fotosintético I. Este complejo de proteínas de membrana juega un papel importante en el reencadenamiento dinámico de la fotosíntesis. El equipo del Instituto Max Planck de Bioquímica, Universidad de Osaka y Ruhr-Universität Bochumjunto con sus socios de colaboración informan el trabajo en la revista ciencia publicado en línea el 20 de diciembre de 2018. "Los resultados cierran una de las últimas brechas importantes en nuestra comprensión de las vías de transporte de electrones fotosintéticos", dice el profesor asociado Dr. Marc Nowaczyk, quien dirige el grupo de proyecto Bochum "Complejos de proteínas de membrana cianobacteriana"."
circuitos eléctricos de biología
El complejo I se encuentra en la mayoría de los organismos vivos. En las células vegetales se usa en dos lugares: uno está en las mitocondrias, las plantas de energía de la célula, el otro está en los cloroplastos, donde se produce la fotosíntesis. En ambos casos, forma parte de uncadena de transporte de electrones, que puede considerarse como el circuito eléctrico de la biología. Se utilizan para impulsar las máquinas moleculares de las células responsables de la producción y el almacenamiento de energía. La estructura y función del complejo mitocondrial I como parte de la respiración celular se ha investigado bien, mientras que la fotosíntesiscomplejo I ha sido poco estudiado hasta ahora.
fotosíntesis de cortocircuito
Utilizando la microscopía de crioelectrones, los investigadores pudieron resolver por primera vez la estructura molecular del complejo fotosintético I. Mostraron que difiere considerablemente de su pariente respiratorio. En particular, la parte responsable del transporte de electrones tiene una estructura diferente, ya queEstá optimizado para el transporte de electrones cíclicos en la fotosíntesis.
El transporte de electrones cíclicos representa un cortocircuito molecular en el que los electrones se reinyectan en la cadena fotosintética de transporte de electrones en lugar de almacenarse. Marc Nowaczyk explica: "Los detalles moleculares de este proceso han sido desconocidos y aún no se han identificado inequívocamente factores adicionales."El equipo de investigación simuló el proceso en un tubo de ensayo y demostró que la proteína ferredoxina juega un papel importante. Utilizando métodos espectroscópicos, los científicos también demostraron que el transporte de electrones entre ferredoxina y el complejo I es altamente eficiente".
caña de pescar molecular
En el siguiente paso, el grupo analizó a nivel molecular qué elementos estructurales son responsables de la interacción eficiente del complejo I y la ferredoxina. Otras mediciones espectroscópicas mostraron que el complejo I tiene una parte particularmente flexible en su estructura, que captura la proteína ferredoxinacomo una caña de pescar. Esto permite que la ferredoxina alcance la posición de unión óptima para la transferencia de electrones.
"Esto nos permitió unir la estructura con la función del complejo fotosintético I y obtener una visión detallada de la base molecular de los procesos de transporte de electrones", resume Marc Nowaczyk. "En el futuro, planeamos utilizar este conocimiento paracrear cadenas de transporte de electrones artificiales que permitirán nuevas aplicaciones en el campo de la biología sintética "
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Materiales proporcionado por Ruhr-Universidad Bochum . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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