"Структура дает нам подробную информацию о различных кофакторах, таких как хлорофилл и липидные молекулы в фотосистеме II. Нам также удалось точно показать, где и как детергенты связываются и влияют на стабильность комплекса », – говорит Вольфганг Шредер, профессор кафедры химии Университета Умео в Швеции, руководивший исследованием.
"Экспериментальной крысой" исследователей растений в течение последних 25 лет был кресс-салат / кресс-салат из мышей Arabidopsis thaliana. Причина этого в том, что этот «сорняк» быстро растет даже в наших северных широтах в Швеции, и в 2000 году исследователям удалось секвенировать все его гены.
В основе фотосинтетического процесса лежит комплекс Фотосистема II. Он содержит почти 30 различных белков и ряд кофакторов, таких как различные пигменты и металлы, и, без сомнения, является одним из крупнейших комплексов в хлоропластах растений. Опубликованная в настоящее время структура из этого исследования имеет такое же высокое разрешение, что и две предыдущие структуры, полученные из шпината и гороха, что впервые позволяет сравнивать комплекс фотосистемы II растений с таким же уровнем детализации.
«Я работал с этим комплексом с тех пор, как стал аспирантом по химии растительных белков в Лундском университете в 1983 году», – говорит Вольфганг Шредер. «Я помню, что, будучи докторантом, я шутил во время перерыва на кофе» подумайте, если бы вы могли погрузиться в фотосистему II и осмотреться.«Сегодня с новыми технологиями и моим чрезвычайно талантливым докторантом Андре Граса и двумя моими фантастическими коллегами-исследователями Майклом Холлом и Кариной Перссон мы смогли это сделать."
Технология, которую использовали исследователи, называется криогенной электронной микроскопией (Нобелевская премия по химии 2017), и это вкратце означает, что биологические образцы превращаются в жидкий этан (-190 градусов по Цельсию). Выбрано около 100000 двумерных изображений электромагнитных частиц со случайными ориентациями. Используя несколько вычислительных ресурсов, набор 2D-изображений можно затем использовать для восстановления трехмерной структуры.
«Кроме того, было очень интересно увидеть, были ли наши предыдущие биохимические анализы комплекса правильными. Обычно привилегия публикации структур такого размера и разрешения доступна только более крупным исследовательским группам из разных лабораторий, так как это требует большого количества данных, времени и усилий. В нашем случае мы – четыре исследователя Umea в сети Integrated Structural Biology, ISB, которые создали эту структуру, так что это «местные» исследования », – с улыбкой говорит Вольфганг Шредер.
Исследование в основном финансируется Фондом Карла Трюггера. Данные были собраны в Umea Core Facility for Electron Microscopy, UCEM, которая является частью Национальной инфраструктуры микроскопии, NMI.