Einzigartige Proteinkomplexe der Purpurschwefelbakterien verbessern Photosynthese

TSUKUBA / MÜNCHEN (IT BOLTWISE) – Forscher der Universität Tsukuba haben die Struktur und Effizienz eines Proteinkomplexes untersucht, der für die Photosynthese von Purpurschwefelbakterien in extremen Umgebungen entscheidend ist.

In extremen Umgebungen, die durch hohe Salzkonzentrationen und Alkalinität gekennzeichnet sind, gedeihen Purpurschwefelbakterien dank eines einzigartigen Proteinkomplexes, der ihre Photosyntheseleistung erheblich steigert. Diese Bakterien nutzen Wasserstoffsulfid zur Umwandlung von Sonnenenergie in chemische Energie, was sie von Pflanzen und Cyanobakterien unterscheidet. Die jüngsten Forschungen der Universität Tsukuba haben die Struktur und Effizienz dieses Proteinkomplexes genauer beleuchtet.

Die Forscher setzten Kryo-Elektronenmikroskopie ein, um die Proteinkomplexe LH2 und LH1-RC auf Aminosäureebene zu beobachten. Diese Komplexe spielen eine zentrale Rolle bei der Lichtabsorption und Energieumwandlung. Besonders bemerkenswert ist die fast 100-prozentige Effizienz der Lichtenergieübertragung innerhalb des LH1-LH2-Komplexes, was auf eine optimierte strukturelle Anordnung hinweist.

Halorhodospira halophila, ein Purpurschwefelbakterium, integriert diese Proteinkomplexe auf eine Weise, die eine effiziente Photosynthese ermöglicht. Im Gegensatz dazu ist die Interaktion zwischen LH2 und LH1-RC in nicht-schwefelhaltigen Bakterien schwächer ausgeprägt, was auf einen entscheidenden Unterschied in der Anpassung an extreme Bedingungen hinweist.

Die Erkenntnisse aus dieser Studie könnten weitreichende Auswirkungen auf die Entwicklung neuer Technologien zur Nutzung von Solarenergie haben. Die Fähigkeit dieser Bakterien, unter extremen Bedingungen effizient Photosynthese zu betreiben und dabei toxisches H2S in Schwefel umzuwandeln, bietet wertvolle Einblicke in potenzielle Anwendungen im Bereich der Umwelttechnik und Energiegewinnung.

Diese Forschungsergebnisse, veröffentlicht in der Fachzeitschrift Nature Communications, eröffnen neue Perspektiven für die Nutzung biologischer Systeme zur Energieumwandlung. Sie könnten nicht nur zur Verbesserung der Effizienz von Solartechnologien beitragen, sondern auch neue Wege für den Umweltschutz aufzeigen, indem sie die Umwandlung von Schadstoffen in nützliche Ressourcen ermöglichen.

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