Japonští vědci rozluštili, jak sinice přenášejí světlo: Objevili dvě klíčové energetické dráhy

Vědci z japonského institutu RIKEN učinili významný objev v oblasti fotosyntézy. Podařilo se jim zjistit, jak fotosyntetické bakterie, konkrétně sinice, přenášejí světelnou energii zachycenou jinými pigmenty než chlorofylem do molekulárního místa, kde probíhá fotosyntéza.

Vědci z japonského institutu RIKEN učinili významný objev v oblasti fotosyntézy. Podařilo se jim zjistit, jak fotosyntetické bakterie, konkrétně sinice, přenášejí světelnou energii zachycenou jinými pigmenty než chlorofylem do molekulárního místa, kde probíhá fotosyntéza. Tato práce, publikovaná v časopise Plant and Cell Physiology, identifikuje dvě hlavní energetické dráhy.

Většina rostlin a mikrořas využívá zelený pigment chlorofyl k absorpci slunečního světla. Tato absorbovaná viditelná energie je přeměněna na chemickou energii, kterou rostliny používají k pohonu procesu fotosyntézy. Některé mikrořasy, jako jsou sinice a rudé řasy, však obsahují doplňkové pigmenty. Tyto pigmenty doplňují chlorofyl tím, že zachycují vlnové délky, které chlorofyl špatně absorbuje. Chlorofyl je obsažen v molekulárních strukturách známých jako fotosystémy I a II, které se nacházejí v thylakoidní membráně chloroplastů. Fotosystém II absorbuje sluneční energii, přeměňuje ji na chemickou energii a štěpí molekuly vody za vzniku molekulárního kyslíku.

Doplňkové pigmenty jsou umístěny v sousedních molekulárních strukturách zvaných fykobilizomy, které se specializují pouze na zachycování energie. Tato zachycená energie se pak musí přenést do fotosystému II pro použití při fotosyntéze. Doposud však nebylo objasněno, jak k tomuto přenosu energie dochází. Bylo sice možné určit molekulární struktury fotosystému II a fykobilizomů samostatně, ale nebylo možné určit jejich struktury, když jsou vzájemně propojeny.

Keisuke Kawakami z RIKEN SPring-8 Center poznamenal, že udržení struktury megakomplexu fykobilizom-fotosystém II je obtížnější než stabilizace fykobilizomu nebo fotosystému II samostatně, protože interakce mezi nimi je extrémně křehká a snadno se rozpojí. Tým Kawakamiho nyní našel způsob, jak izolovat megakomplex fykobilizom-fotosystém II a zároveň zachovat interakci mezi nimi. Optimalizací podmínek přípravy vzorků se jim podařilo vytvořit stabilnější megakomplex.

Tento objev poskytuje zásadní vhled do základních mechanismů fotosyntézy, procesu nezbytného pro život na Zemi. Pochopení těchto energetických drah může v budoucnu otevřít nové možnosti pro výzkum v oblasti bioenergie nebo umělé fotosyntézy, což by mohlo vést k inovacím v udržitelných technologiích.