Біологи розкрили механізм фотосинтезу у геліобактерій

Біологи з Мічиганського університету проаналізували геліобактерії і змогли розкрити деталі молекулярного механізму, завдяки якому ці мікроорганізми використовують енергію світла для отримання поживних речовин.

Геліобактерії містять два типи пігментів, що поглинають світло. Вони вважаються хорошою моделлю для досліджень фотосинтезу, проте досі вивчати їх було складно через те, що структура реакційних центрів була невідома

У фотосинтетичних організмів є так звані «антенні» білки, в яких містяться молекули пігментів, що дозволяють поглинати кванти світла - фототи. Зібрана енергія потім направляється в реакційні центри, в яких і починається процес перетворення світлової енергії в корисні з'єднання. Ці перші кроки відбуваються неймовірно швидко - протягом декількох фемтосекунд.

Дослідникам дуже важливо зрозуміти те, як відбувається ця трансформація. Це дозволить зануритися в деталі біохімічних процесів в живих організмах і допоможе створити працюючі фотосинтетичні штучні елементи. Геліобактерії - хороша модель для вивчення процесу фотосинтезу тому, що їх реакційні центри містять суміш хлорофілу і бактеріохлорофілу - двох пігментів, які поглинають проміння в різних діапазонах.

Досі досліджувати геліобактерії було складно через те, що структура їхніх реакційних центрів була невідома. Щоб вивчити реакційні центри в геліобактеріях, автори нового дослідження використовували метод багатовимірної електронної спектроскопії. Спектрометр «бомбардує» зразок кількома послідовними дуже короткими лазерними імпульсами. Потрапляючи на бактерію, частина лазерного випромінювання поглинається її пігментами. Аналізуючи відбитий і минулий через зразок сигнал, вчені змогли отримати інформацію про структуру енергетичних рівнів фотосинтетичної системи всередині мікроорганізму.

Отримання більш чіткого уявлення про перенесення енергії електронів і поділ зарядів при фотосинтезі в геліобактеріях дозволить дослідникам розробити більш точні теорії про механізми цього процесу при використанні різних реакційних центрів.

Статтю про відкриття опубліковано в журналі Nature Communications.