I en nyligen publicerad studie publicerad i tidskriften Nature Chemical Biology har forskare avslöjat de molekylära mekanismerna genom vilka fotosyntetiska organismer reglerar och syntetiserar adenosintrifosfat (ATP). ATP fungerar som den primära energivalutan i alla levande celler, och dess produktion genom fotosyntes är avgörande för överlevnaden av växter, alger och vissa bakterier.

Fotosyntes innebär omvandling av ljusenergi till kemisk energi, som lagras i form av ATP och reducerande kraft (NADPH). Forskargruppen fokuserade på ett nyckelenzym som kallas ATP-syntas, som är ansvarigt för att syntetisera ATP från ADP (adenosin difosfat) med hjälp av energin som frigörs från protongradienten som genereras under fotosyntesen.

Med hjälp av en kombination av biokemiska, biofysiska och strukturella biologitekniker upptäckte forskarna att ATP-syntas regleras av ett litet protein som kallas PGRL1 (fotosyntesrelaterat protein 1). PGRL1 binder till ATP-syntas och modulerar dess aktivitet, vilket säkerställer att ATP-syntesen koordineras med tillgängligheten av ljusenergi och cellulär efterfrågan på ATP.

Forskarna identifierade också specifika aminosyror inom PGRL1- och ATP-syntas som är avgörande för deras interaktion och reglerande funktion. Genom att manipulera dessa aminosyror genom genteknik kunde de ändra regleringen av ATP-syntesen, vilket visar vikten av dessa molekylära interaktioner för att kontrollera energiproduktionen i fotosyntetiska organismer.

Att förstå regleringen av ATP-syntes i fotosyntetiska organismer är inte bara avgörande för att klargöra fotosyntesens grundläggande mekanismer utan har också bredare konsekvenser för områden som bioenergiforskning och förbättring av grödor. Genom att utnyttja kunskapen från denna studie kan forskare utveckla strategier för att förbättra effektiviteten av fotosyntes och optimera ATP-produktion i växter, vilket potentiellt kan leda till ökad biomassautbyte och förbättrad livsmedelssäkerhet.