De twee posities van het carotenoïdepigment. De rondjes zijn aminozuren van het omringende eiwit; in de linker positie interacteert het met de grijze, in de rechter positie met de rode, en in beide gevallen met de gele.

In cyanobacteriën zit een lichtabsorberend eiwitcomplex dat wordt aan- en uitgezet door een onderdeel fysiek een hele nanometer te verplaatsen. Een mechanisme dat je wellicht zou moeten hergebruiken in kunstmatige fotosynthese, schrijven Amerikaanse en Franse onderzoekers in Science.

Het ‘oranje carotenoïde-eiwit’ (OCP) maakt deel uit van een beveiligingsmechanisme tegen té veel invallend zonlicht. Op het moment dat de fotosynthese zo hard gaat dat oxidatieve tussenproducten de bacterie dreigen te vergiftigen, wordt dit eiwit geactiveerd waarbij de kleur verandert van oranje naar rood. Het bindt zich vervolgens aan het zogeheten phycobilisoom, het eiwitcomplex dat bij cyanobacteriën dient als lichtantenne, en zorgt dat een deel van de lichtenergie wordt afgevoerd in de vorm van warmte.

Dat OPCP bestaat uit twee domeinen en een niet-covalent gebonden 4-keto carotenoïdepigment dat tussen die twee zit opgesloten. Dat pigment is hydrofoob maar wordt door het omringende eiwit, dat wél in water oplosbaar is, vrijwel helemaal van dat water afgescheiden.

En via röntgenkristallografie is nu vastgesteld dat het pigment tijdens de activering maar liefst 12 angstrom opschuift binnen het eiwit, ongeveer de helft van zijn eigen lengte. Daardoor gaat het interacteren met heel andere aminozuurbouwstenen binnen dat eiwit, dat hierdoor zelf een beetje van vorm verandert. En dát zorgt kennelijk voor de activering, al zijn nog te weinig details bekend om te begrijpen hoe dat in zijn werk gaat.

Deactiveren kan kennelijk ook.

De vraag is nu of lichtabsorberende eiwitten in andere organismen vaker zo werken. En of je het te zijner tijd kunt kopiëren in kunstmatige fotosynthese-cellen, als die ooit zó efficiënt worden dat ze in staat zijn bij mooi weer zichzelf op te blazen.

bron: Berkeley Lab