Le cellule hanno bisogno di energia per funzionare. I ricercatori dell'Università di Göteborg possono ora spiegare come l'energia viene guidata nella cellula da piccoli movimenti atomici per raggiungere la sua destinazione nella proteina. Imitare questi cambiamenti strutturali delle proteine potrebbe portare in futuro a celle solari più efficienti.
I raggi del sole sono la base di tutta l'energia che crea la vita sulla Terra. La fotosintesi nelle piante è un ottimo esempio in cui l'energia solare è necessaria per far crescere la pianta. Speciali proteine assorbono i raggi del sole e l'energia viene trasportata sotto forma di elettroni all'interno della proteina, in un processo chiamato trasferimento di carica. In un nuovo studio, i ricercatori mostrano come le proteine si deformano per creare vie di trasporto efficienti per le cariche.
"Abbiamo studiato una proteina, la fotoliasi, nel moscerino della frutta, la cui funzione è riparare il DNA danneggiato. La riparazione del DNA è alimentata dall'energia solare, che viene trasportata sotto forma di elettroni lungo una catena di quattro triptofani (amminoacidi). Una scoperta interessante è che la struttura proteica circostante è stata rimodellata in un modo molto specifico per guidare gli elettroni lungo la catena," spiega Sebastian Westenhoff, professore di chimica biofisica.
I ricercatori hanno notato come i cambiamenti nella struttura seguissero tempi precisi in linea con il trasferimento della carica:una conoscenza importante che potrebbe essere utilizzata per progettare pannelli solari, batterie o altre applicazioni migliori che richiedono il trasporto di energia.
"L'evoluzione è lo sviluppo materiale della natura ed è sempre il migliore. Ciò che abbiamo fatto è ricerca di base. Più comprendiamo cosa succede quando le proteine assorbono la luce solare, meglio possiamo imitare questa conversione dell'energia solare in elettricità", afferma Sebastian Westenhoff .
Lo studio, pubblicato su Nature Chemistry , rappresenta un chiaro passo avanti nella ricerca sul trasferimento di carica nelle proteine. Lo studio del processo nel moscerino della frutta, utilizzando la tecnica della cristallografia seriale a femtosecondi (SFX), può fornire ai ricercatori una visione approfondita dell'interazione dinamica della proteina mentre gli elettroni si muovono.
"Questo aprirà nuovi capitoli nella nostra comprensione dei misteri della vita a livello molecolare", conclude Sebastian Westenhoff.
Ulteriori informazioni: Andrea Cellini et al, Cambiamenti conformazionali ultraveloci diretti accompagnano il trasferimento di elettroni in una fotoliasi risolto mediante cristallografia seriale, Nature Chemistry (2024). DOI:10.1038/s41557-023-01413-9
Fornito dall'Università di Göteborg
