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Estructura y función de la proteína de la fotosíntesis explicada en detalle


Un equipo internacional de investigadores ha resuelto la estructura y ha dilucidado la función del complejo fotosintético I. Este complejo de proteínas de membrana desempeña un papel importante en el recableado dinámico de la fotosíntesis. 


Ruhr-Universitaet-Bochum

El equipo del Instituto Max Planck de Bioquímica, la Universidad de Osaka y Ruhr-Universität Bochum junto con sus socios colaboradores informan el trabajo en la revista Science , publicada 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 encabeza el grupo del proyecto Bochum «Complejos de proteínas de membrana de cianobacterias».

Circuitos electricos de biologia

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 centrales eléctricas de la célula, el otro está en los cloroplastos, donde se produce la fotosíntesis. En ambos casos, forma parte de una cadena de transporte de electrones , que se puede considerar como un circuito eléctrico de biología. Estos se utilizan para impulsar las células de máquinas moleculares responsables de la producción y almacenamiento de energía. La estructura y función del complejo mitocondrial I como parte de la respiración celular ha sido bien investigada, mientras que el complejo fotosintético I ha sido poco estudiado hasta ahora.

Fotosíntesis de cortocircuito

Usando la microscopía crioelectrónica, los investigadores pudieron resolver por primera vez la estructura molecular del complejo fotosintético I. Demostraron que difiere considerablemente de su pariente respiratorio. En particular, la parte responsable del transporte de electrones tiene una estructura diferente, ya que está optimizada para el transporte de electrones cíclicos en la fotosíntesis.

El transporte de electrones cíclico representa un cortocircuito molecular en el que los electrones se reinyectan en la cadena de transporte de electrones fotosintéticos 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 mostró que la proteína ferredoxina juega un papel importante. Usando 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 ferredoxina como 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 las bases moleculares de los procesos de transporte de electrones», resume Marc Nowaczyk. «En el futuro, planeamos utilizar este conocimiento para crear cadenas de transporte de electrones artificiales que permitirán nuevas aplicaciones en el campo de la biología sintética».

Más información: Jan M. Schuller et al. Adaptaciones estructurales del complejo fotosintético I permiten la transferencia de electrones dependiente de ferredoxina, Science (2018). DOI: 10.1126 / science.aau3613 

Referencia del diario: Ciencia  

Proporcionado por: Ruhr-Universitaet-Bochum

Información de: phys.org


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