Un team di scienziati, guidato dall'Università di Bristol, ha sviluppato un nuovo sistema proteico fotosintetico che consente un approccio migliorato e più sostenibile ai dispositivi tecnologici a energia solare.

L'iniziativa fa parte di uno sforzo più ampio nel campo della biologia sintetica per utilizzare le proteine ​​al posto dei materiali prodotti dall'uomo che sono spesso scarsi, costoso e può essere dannoso per l'ambiente quando il dispositivo diventa obsoleto.

Lo scopo dello studio, pubblicato oggi in Comunicazioni sulla natura , è stato lo sviluppo di complessi fotosintetici "chimera" che mostrano la raccolta di energia solare policromatica.

Per la prima volta, gli scienziati sono stati in grado di costruire un unico sistema proteico che utilizza sia la clorofilla che la batterioclorofilla, e così facendo hanno dimostrato che i due sistemi di pigmenti possono lavorare insieme per ottenere la conversione dell'energia solare.

Autore principale dello studio e lettore in Biochimica presso l'Università di Bristol, Dottor Mike Jones, disse:

"Nel passato, due tipi principali di proteine ​​sono stati utilizzati per la conversione dell'energia solare nei dispositivi tecnologici. I primi provengono da organismi fotosintetici "ossigenici" - piante, alghe e cianobatteri, che contengono clorofilla come principale pigmento fotosintetico e producono ossigeno come prodotto di scarto del processo. I secondi provengono da organismi "anossigenici", batteri che contengono batterioclorofilla come pigmento fotosintetico primario.

"Abbiamo assemblato queste due proteine, provenienti da parti molto diverse del mondo fotosintetico, in un unico fotosistema biologico che consente la raccolta espansa dell'energia solare. Abbiamo anche dimostrato che questo sistema può essere interfacciato con elettrodi artificiali per ottenere una conversione da solare a elettrica estesa".

Gli scienziati, dall'Istituto BrisSynBio dell'Università, in collaborazione con i colleghi di fotoelettrochimica della Free University Amsterdam, ha purificato una proteina "centro di reazione" da un batterio fotosintetico di colore viola e una proteina che raccoglie la luce da una pianta verde (in realtà prodotta in modo ricombinante in E. coli) e li ha bloccati insieme in modo permanente utilizzando un dominio di collegamento prelevato da un secondo batterio. Il risultato è il primo singolo complesso con una composizione di proteine ​​e pigmenti ben definita che mostra una conversione dell'energia solare espansa.

Lo studio finanziato da BBSRC e EPSRC è stato in gran parte opera del Dr. Juntai Liu, un dottorato di ricerca studente presso il Centre for Doctoral Training in Synthetic Biology dell'Università di Bristol. Questa scoperta è un esempio di approccio alla biologia sintetica, trattare le proteine ​​come componenti che possono essere assemblati in modi nuovi e interessanti utilizzando un'interfaccia comune e prevedibile.

"Questo lavoro mostra che è possibile diversificare i sistemi proteici che possono essere integrati in dispositivi al di là di quelli forniti dalla natura, utilizzando un approccio semplice ottenuto esclusivamente attraverso la codifica genetica, " ha detto il dottor Jones.

Il dottor Jones ha detto che il passo successivo è stato quello di espandere la tavolozza dei pigmenti fotosintetici, utilizzando proteine ​​di cianobatteri che contengono pigmenti di bilina che assorbono la luce gialla e arancione, e per esplorare il collegamento di enzimi a questi nuovi fotosistemi al fine di utilizzare la luce solare per alimentare la catalisi.