Celler behöver energi för att fungera. Forskare vid Göteborgs universitet kan nu förklara hur energi styrs i cellen av små atomrörelser för att nå sin destination i proteinet. Att imitera dessa strukturella förändringar av proteinerna kan leda till effektivare solceller i framtiden.
Solens strålar är grunden för all energi som skapar liv på jorden. Fotosyntes i växter är ett utmärkt exempel, där solenergi behövs för att växten ska växa. Särskilda proteiner absorberar solens strålar, och energin transporteras som elektroner inuti proteinet, i en process som kallas laddningsöverföring. I en ny studie visar forskare hur proteiner deformeras för att skapa effektiva transportvägar för laddningarna.
"Vi studerade ett protein, fotolyas, i fruktflugan, vars funktion är att reparera skadat DNA. DNA-reparationen drivs av solenergi, som transporteras i form av elektroner längs en kedja av fyra tryptofaner (aminosyror). intressant upptäckt är att den omgivande proteinstrukturen omformades på ett mycket specifikt sätt för att styra elektronerna längs kedjan", förklarar Sebastian Westenhoff, professor i biofysisk kemi.
Forskarna noterade hur förändringarna i strukturen följde exakta tidpunkter i linje med överföringen av laddningen - viktig kunskap som kan användas för att designa bättre solpaneler, batterier eller andra applikationer som kräver energitransport.
"Evolution är naturens materiella utveckling och den är alltid den bästa. Det vi har gjort är grundforskning. Ju mer vi förstår vad som händer när proteiner absorberar solljus, desto bättre kan vi efterlikna denna omvandling av solenergi till elektricitet", säger Sebastian Westenhoff .
Studien, publicerad i Nature Chemistry , är ett tydligt steg framåt i forskningen om laddningsöverföring i proteiner. Att studera processen i fruktflugan med hjälp av Serial Femtosecond Crystallography (SFX)-tekniken kan ge forskare en inblick i proteinets dynamiska interaktion när elektronerna rör sig.
"Det här kommer att öppna upp nya kapitel i vår förståelse av livets mysterier på molekylär nivå", avslutar Sebastian Westenhoff.
Mer information: Andrea Cellini et al, Riktade ultrasnabba konformationsförändringar åtföljer elektronöverföring i ett fotolyas som lösts upp med seriell kristallografi, Nature Chemistry (2024). DOI:10.1038/s41557-023-01413-9
Tillhandahålls av Göteborgs universitet
