Utilizando nuevas herramientas poderosas, los científicos del Centro RIKEN SPring-8 y sus colaboradores han demostrado cómo la bacteriorrodopsina, una "bomba de protones", utiliza la luz para transportar protones a través de la membrana celular para crear una diferencia de carga que puede usarse para alimentar la célulaocupaciones.
Bacteriorhodopsin es una proteína que absorbe la luz y transporta protones a través de las membranas celulares, una función clave de los sistemas biológicos. Pero los científicos se han preguntado cómo hace esto y cómo puede empujar los protones en una sola dirección, desde el interior hacia el interior.fuera de la celda.
Para averiguarlo, los científicos recurrieron a SACLA, un potente láser de rayos X que produce rayos un millón de veces más brillantes que las instalaciones sincrotrón convencionales. Estos rayos X se pueden usar para determinar la estructura de las proteínas y otras moléculas que pasan a través del hazSin embargo, debido a que el haz es tan fuerte, vaporiza la muestra al instante, por lo que es importante obtener imágenes antes de que se destruya, un truco conocido como "difracción antes de la destrucción".
Para el estudio actual, el equipo usó una técnica conocida como cristalografía en serie de femtosegundos resuelta en el tiempo, donde tomaron miles de imágenes de bacteriorrodopsina en varios puntos de tiempo después de que fue golpeada por la luz, basada en un "método de bomba-sonda".Al unir todo esto, pudieron reconstruir la historia de cómo la proteína de membrana es capaz de mover protones contra un gradiente al ambiente más positivamente cargado fuera de la célula, creando una carga como una batería que podría usarse para impulsar reacciones químicas.
Dice Eriko Nango, el primer autor del estudio, publicado en Science, "Con este trabajo, pudimos arrojar luz sobre el mecanismo de transferencia de protones y cerrar un largo debate sobre el mecanismo. La fotoexcitación conducea un cambio de conformación en la retina, la parte clave de la bacteriorrodopsina que absorbe la luz, lo que a su vez conduce al desplazamiento de los residuos de aminoácidos por encima de la retina hacia el citoplasma, y aparece un agua transitoria en ese espacio para ayudar a la transferencia primaria de protonesDespués de esto, una delicada cascada molecular evita que el protón se mueva hacia atrás y se empuja hacia arriba fuera de la célula ".
Los estudios que usaron métodos anteriores habían identificado muchos de los pasos, pero debido a las sospechas de que la radiación en sí misma podría estar causando cambios, fue imposible mostrar de manera concluyente el mecanismo preciso. Con la nueva técnica, el grupo finalmente lo identificó.
Según So Iwata, quien dirigió el equipo, "las nuevas técnicas que utilizan potentes láseres de rayos X nos están dando una idea precisa de cómo los procesos como el bombeo de protones tienen lugar en los sistemas biológicos reales. Esto nos dará una comprensión mucho mayor de estas accionesy, en última instancia, conducir a ideas que nos permitirán manipularlas de manera más efectiva "
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Materiales proporcionado por RIKEN . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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