تولید انرژی پاک: بهره‌برداری از باکتری‌های فتوسنتزی برای تولید مگاوات
محققان با ثبت تصاویر با وضوح بالا از پروتئین‌های فتوسنتزی در باکتری‌های بنفش، پیشرفت‌های چشمگیری در درک فتوسنتز باکتریایی داشته‌اند. این یافته‌ها می‌تواند زمینه را برای توسعه سیستم‌های فتوسنتز مصنوعی پیشرفته، بهبود تولید انرژی پاک و درک عمیق‌تر از تکامل حیات بر روی زمین هموار کند.
پیشرفت در تحقیق درباره فتوسنتز باکتریایی
دانشمندان دانشگاه لیورپول، به همراه همکاران خود، گام‌های مهمی در درک فتوسنتز باکتریایی برداشته‌اند. تیم تحقیقاتی با استفاده از تکنیک‌های پیشرفته، تصاویر دقیقی از مجموعه‌های پروتئینی کلیدی فتوسنتزی در باکتری‌های بنفش ثبت کرده است. این تصاویر بینش‌های جدیدی در مورد نحوه استفاده این میکروارگانیسم‌ها از انرژی خورشیدی ارائه می‌دهد.
این مطالعه که در تاریخ ۹ اکتبر منتشر شد، نه تنها دانش ما را از فتوسنتز باکتریایی گسترش می‌دهد، بلکه کاربردهای بالقوه‌ای نیز در توسعه سیستم‌های فتوسنتز مصنوعی برای تولید انرژی پاک دارد.
فتوسنتز باکتریایی: حیاتی برای اکوسیستم‌ها
مانند گیاهان، بسیاری از باکتری‌ها توانایی خارق‌العاده‌ای در تبدیل نور به انرژی از طریق فرآیندی به نام فتوسنتز باکتریایی دارند. این واکنش بیولوژیکی مهم به این میکروارگانیسم‌ها اجازه می‌دهد نقش حیاتی در چرخه‌های تغذیه‌ای جهانی و جریان انرژی در اکوسیستم‌ها ایفا کنند و در پایه زنجیره غذایی آبی قرار بگیرند. مطالعه فتوسنتز باکتریایی قدیمی همچنین به درک تکامل حیات بر روی زمین کمک می‌کند.
در این کار جدید، ساختارهای با وضوح بالا از مجتمع‌های مرکز واکنش فتوسنتزی - جذب نور (RC-LH1) از *Rhodobacter blasticus*، که یک موجود مدل برای درک فتوسنتز باکتریایی است، ارائه شده است.
نوآوری‌ها در درک فتوسنتز
تیم تحقیقاتی شامل محققانی از دانشگاه لیورپول، دانشگاه اقیانوس چین، دانشگاه کشاورزی هواژونگ و شرکت ترمو فیشر ، تصاویر دقیقی از اشکال مونومری و دیمیریک کمپلکس‌های فوق‌غشایی RC-LH1 ثبت کرده است. این ساختارها ویژگی‌های منحصر به فردی را نشان می‌دهند که *R. blasticus* را از خویشاوندان نزدیکش متمایز می‌کند و به تفاوت‌های چشمگیر در سیستم‌های فتوسنتزی باکتری‌های بنفش اشاره دارد.
پروفسور لونیگ لیو، رئیس دپارتمان بیوانرژی و مهندسی زیستی میکروبی در دانشگاه لیورپول، گفت: «با کشف این مکانیزم‌های طبیعی فتوسنتزی، ما مسیرهای جدیدی برای طراحی سیستم‌ها یا سلول‌های جذب نور و انتقال انرژی کارآمدتر باز می‌کنیم. این مطالعه گامی مهم در درک ما از چگونگی بهینه‌سازی ماشین‌های فتوسنتزی باکتری‌ها است و بینش‌های ارزشمندی ارائه می‌دهد که می‌تواند نوآوری‌های آینده در زمینه انرژی پاک را شکل دهد.»
تنوع ساختاری در فتوسنتز آشکار شد
یک ویژگی منحصر به فرد از دایمر RC-LH1 در باکتری *Rhodobacter blasticus*، شکل مسطح‌تر آن در مقایسه با همتایانش از دیگر گونه‌های این مدل است. این ساختار، پایه‌گذار انحناهای خاص غشاء و کارایی انتقال انرژی در باکتری‌ها است.
برخلاف برخی باکتری‌های مرتبط، *R. blasticus* در ساختار RC-LH1 خود فاقد یک جزء پروتئینی به نام PufY است. مطالعه نشان داد که نبود این پروتئین با واحدهای فرعی اضافی جذب نور جبران می‌شود که یک ساختار LH1 محصورتر ایجاد می‌کند. این امر بر نرخ‌های انتقال الکترون در ساختار RC-LH1 تأثیر گذاشته است.
این مطالعه سیستماتیک، که شامل بیولوژی ساختاری، شبیه‌سازی‌های محاسباتی و مطالعات اسپکتروسکوپی است، بینش‌های جدیدی درباره نحوه جمع‌آوری و میانجی‌گری انتقال الکترون در مجموعه‌های فتوسنتزی باکتری‌ها فراهم می‌کند که فرآیندهای حیاتی برای تولید انرژی هستند.
سرپرست تحقیق، پروفسور لونیگ لیو، افزود: «یافته‌های ما تنوع ساختاری مجموعه‌های فتوسنتزی را حتی در میان گونه‌های باکتریایی نزدیک نشان می‌دهد. این تنوع احتمالاً بازتابی از سازگاری‌های تکاملی مختلف با شرایط محیطی خاص است. ما از اینکه می‌توانیم جزئیات مولکولی چنین تحقیقاتی در زمینه مکانیزم‌های فتوسنتزی و تکامل را ارائه دهیم، بسیار خوشحالیم.»
منبع خبر:
با ما تماس بگیرید