Die Ladung bewegt sich entlang einer Bahn im Protein, die sie an die richtige Stelle im Protein führt. Bildnachweis: Sebastian Westenhoff
Zellen brauchen Energie, um zu funktionieren. Forscher der Universität Göteborg können nun erklären, wie Energie in der Zelle durch kleine Atombewegungen gelenkt wird, um ihr Ziel im Protein zu erreichen. Die Nachahmung dieser Strukturveränderungen der Proteine könnte in Zukunft zu effizienteren Solarzellen führen.
Die Sonnenstrahlen sind die Grundlage aller Energie, die das Leben auf der Erde schafft. Ein Paradebeispiel ist die Photosynthese in Pflanzen, bei der zum Wachstum der Pflanze Sonnenenergie benötigt wird. Spezielle Proteine absorbieren die Sonnenstrahlen und die Energie wird in Form von Elektronen innerhalb des Proteins transportiert, ein Prozess, der als Ladungstransfer bezeichnet wird. In einer neuen Studie zeigen Forscher, wie sich Proteine verformen, um effiziente Transportwege für die Ladungen zu schaffen.
„Wir haben in der Fruchtfliege ein Protein, Photolyase, untersucht, dessen Funktion darin besteht, beschädigte DNA zu reparieren. Die DNA-Reparatur wird durch Sonnenenergie angetrieben, die in Form von Elektronen entlang einer Kette von vier Tryptophanen (Aminosäuren) transportiert wird „Eine interessante Entdeckung ist, dass die umgebende Proteinstruktur auf ganz bestimmte Weise umgeformt wurde, um die Elektronen entlang der Kette zu leiten“, erklärt Sebastian Westenhoff, Professor für biophysikalische Chemie.
Die Forscher stellten fest, dass die Veränderungen in der Struktur präzisen Zeitabläufen im Einklang mit der Ladungsübertragung folgten – wichtige Erkenntnisse, die für die Entwicklung besserer Solarmodule, Batterien oder anderer Anwendungen, die einen Energietransport erfordern, genutzt werden könnten.
„Evolution ist die materielle Entwicklung der Natur und sie ist immer die Beste. Was wir gemacht haben, ist Grundlagenforschung. Je mehr wir darüber verstehen, was passiert, wenn Proteine Sonnenlicht absorbieren, desto besser können wir diese Umwandlung von Sonnenenergie in Strom nachahmen“, sagt Sebastian Westenhoff .
Die Studie, veröffentlicht in Naturchemieist ein klarer Fortschritt in der Forschung zum Ladungstransfer in Proteinen. Die Untersuchung des Prozesses in der Fruchtfliege mit der Technik der seriellen Femtosekundenkristallographie (SFX) kann Forschern einen Einblick in die dynamische Interaktion des Proteins während der Elektronenbewegung geben.
„Dies wird neue Kapitel in unserem Verständnis der Geheimnisse des Lebens auf molekularer Ebene aufschlagen“, schließt Sebastian Westenhoff.
Mehr Informationen:
Andrea Cellini et al., Gerichtete ultraschnelle Konformationsänderungen begleiten den Elektronentransfer in einer Photolyase, wie durch serielle Kristallographie aufgelöst, Naturchemie (2024). DOI: 10.1038/s41557-023-01413-9
Zur Verfügung gestellt von der Universität Göteborg
Zitat: Studie zeigt, wie Proteine Elektronen an den richtigen Ort leiten (2024, 15. Februar), abgerufen am 15. Februar 2024 von https://phys.org/news/2024-02-proteins-electrons.html
Dieses Dokument unterliegt dem Urheberrecht. Abgesehen von einem fairen Handel zum Zweck des privaten Studiums oder der Forschung darf kein Teil ohne schriftliche Genehmigung reproduziert werden. Der Inhalt dient ausschließlich Informationszwecken.
