Forschende der Humboldt-Universität zu Berlin, der Umeå University, der Uppsala University und der Universität Potsdam haben einen bedeutenden Durchbruch im Verständnis der komplizierten Prozesse der Photosynthese erzielt. In ihrer Studie nutzen sie die hochauflösende Kryo-Elektronenmikroskopie (Kryo-EM), um detaillierte Strukturen des Photosystems II (PS II) aufzudecken – eines von zwei Photosystemen von Organismen, die bei der Photosynthese Sauerstoff freisetzen. PS II wird durch Sonnenstrahlung angeregt. Die Lichtenergie sorgt für die Spaltung eines Wassermoleküls, was zur Bildung von Elektronen, Protonen und Sauerstoff führt.
Dem Forschungsteam ist es gelungen, die PS II-Struktur mit einer noch nie dagewesenen Auflösung von 1,7 Ångström (1,7x10-10 Metern) zu kartieren. Damit können die Positionen der Wasserstoffatome und Protonen im PS II genau bestimmt werden. Dieser detaillierte Einblick ist entscheidend für das Verständnis, wie sauerstofffreisetzende photosynthetische Organismen Lichtenergie in chemische Energie umwandeln – ein Prozess, der für das Leben auf der Erde grundlegend ist.
Die Kryo-EM hat ein breites Anwendungsspektrum und kann zur Untersuchung verschiedener Moleküle eingesetzt werden, was in vielen Bereichen der biologischen und chemischen Forschung relevant ist. „Kryo-EM entwickelt sich derzeit zu einer vielseitigen Methode, die Herausforderungen meistern kann, welche über die reine Strukturaufklärung von Proteinkomplexen hinausgehen“, sagt Prof. Dr. Petra Wendler von der Universität Potsdam, die zur Analyse der Kryo-EM-Daten beigetragen hat.
Originalpublikation: Rana Hussein, André Graça, Jack Forsman, A. Orkun Aydin, Michael Hall, Julia Gaetcke, Petko Chernev, Petra Wendler, Holger Dobbek, Johannes Messinger, Athina Zouni, Wolfgang P. Schröder, Cryo–electron microscopy reveals hydrogen positions and water networks in photosystem II. Science384, 1349-1355 (2024). www.science.org/doi/10.1126/science.adn6541
Link zur Pressemeldung Humboldt-Universität zu Berlin: https://www.hu-berlin.de/de/pr/nachrichten/juni-2024/nr-24621
Kontakt:
Prof. Dr. Petra Wendler
Institut für Biochemie und Biologie
Tel.: 0331 977-5130
E-Mail: petra.wendleruuni-potsdampde