Ученые расшифровали структуру фермента фотосинтеза

Схему ключевого фермента, который может содержать принципы для проектирования нового поколения синтетических катализаторов солнечного топлива, представили химики Йельского университета, 20 декабря сообщает Phys.org.

Фотосинтез — это механизм, с помощью которого растения и некоторые микроорганизмы, такие как Synechocystis, используют солнечный свет для синтеза пищи из углекислого газа и воды — и наполняют атмосферу кислородом в качестве побочного продукта. В основе фотосинтеза лежит фотосистема II, фермент, который окисляет молекулы воды, забирая у них электроны для использования в качестве топлива.

Ученые долго искали способы имитировать этот процесс для создания более эффективных катализаторов солнечного топлива, изучая фотосистему II из Synechocystis. Но без четкой картины молекулярной структуры фотосистемы II в Synechocystis им было сложно понять результаты своих экспериментов.

В новом исследовании ученые смогли увидеть фермент в Synechocystis в его зрелой, активной форме, со всеми белковыми субъединицами и активностью, которая присутствует при окислении воды. Для этого они использовали криоэлектронную микроскопию, чтобы получить максимально близкое изображение фотосистемы II, фермента фотосинтеза, который использует воду в качестве солнечного топлива, позволяя исследователям наблюдать, как работает фермент.

«В этом разрешении мы можем видеть аминокислоты, низкомолекулярные кофакторы и молекулы воды, которые используются в механизме окисления воды. В некоторых случаях мы даже можем видеть вклад отдельных протонов», — сказал Брудвиг, профессор химии на факультете искусств и наук и директор Института энергетических наук в Западном кампусе Йельского университета.

Исследователи говорят, что теперь они смогут внести небольшие изменения в фермент, чтобы увидеть, как эти изменения влияют на его функцию.