NWO-I

NWO - Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek - print-logo

URL voor deze pagina :
https://www.nwo-i.nl/fom-historie/jaarverslagen/hoogtepunten/hoogtepunten2015/nr-126-moleculaire-schakelaars/

Geprint op :
19 december 2018
14:43:48

De eiwitten die bij de fotosynthese verantwoordelijk zijn voor de absorptie van zonlicht, doen zich in verschillende gedaanten voor in de bladgroenkorrels van planten. Ze blijken te werken als moleculaire schakelaars, waarmee de fotosynthese wordt aan- en uitgezet. Daardoor is een snelle reactie op fluctuaties in de lichtverhoudingen mogelijk, zo wijst onderzoek bij de Vrije Universiteit Amsterdam en de Rijksuniversiteit Groningen uit.

Fotosynthese door planten zorgt voor de omzetting van zonne-energie in chemische energie. De efficientie van dit proces hangt af van de snelheid waarmee planten zich kunnen aanpassen aan plotselinge veranderingen in de omgeving. Meer inzicht in dit adaptatieproces kan helpen om de fotosynthese in planten te verbeteren, bijvoorbeeld ten behoeve van de landbouw.

Lichtoogstcomplexen
Light-Harvesting Complexes (LHC's), ofwel 'lichtoogstcomplexen', zijn grote pigmenteiwitcomplexen
die verantwoordelijk zijn voor het opnemen van zonlicht in de eerste stappen van het proces van fotosynthese. Het zijn vermoedelijk de meest voorkomende membraaneiwitten op aarde en omvatten het grootste deel van het 'groen' om ons heen. De onderzoekers bestudeerden de dynamiek van het LHCII-complex in zijn membraan door de moleculaire dynamiek te simuleren.
Over het gedrag van LHCII bestaat al enige tijd de hypothese dat de snelle reactie op de fluctuerende omgeving het gevolg is van een verandering in de conformatie - de ruimtelijke structuur - van het LHCII, door schakeling van een lichtopnemende naar een uitgedoofde toestand. In deze uitgedoofde toestand wordt de meeste opgenomen energie afgegeven als warmte, om schade door licht te voorkomen. De rol van veranderingen in eiwitconformatie binnen de aanpassing van de optische eigenschappen van LHC’s kon tot op heden echter niet worden aangetoond.

Schakelen tussen toestanden
De onderzoekers hebben deze hypothese nu bewezen. Ze tonen aan de hand van structurele gegevens aan dat LHCII flexibeler is dan aanvankelijk werd gedacht. Het kan verschillende conformaties hebben, gekenmerkt door verschillen in pigmentstructuur en kan dus schakelen tussen toestanden. Het onderzoek geeft aan welke pigmenten vermoedelijk betrokken zijn bij het uitdoven, en geeft daarmee aan op welke manieren de moleculaire schakelaar mogelijk te bedienen valt.