Ett steg närmare kartläggningen av fotosyntesen

Han har undersökt cyanobakterien Synechocystis och upptäckt två proteintyper som bakterien behöver för att kunna driva fotosyntesen. Det var cyanobakterier som för första gången började frigöra syre genom fotosyntes för tre miljarder år sedan. Då fick jorden successivt en syrerik atmosfär, vilket möjliggjort att liv kunnat uppstå på vår planet.

Fotosyntensen är högintressant ur flera olika synvinklar. Forskare i hela världen arbetar med att ta fram nya energikällor som kan ersätta fossila bränslen och minska koldioxidutsläppen. I fokus står bland annat en naturlig process som forskarna hoppas kunna härma på konstgjord väg – fotosyntesen.

Gröna växter, alger och bakterier kan med hjälp av fotosyntes ta tillvara solljusets energi för att spjälka vatten och producera syrgas och biomassa. I själva processen binder de koldioxid och kan därmed motverka växthuseffekten. För att vi ska kunna optimera fotosyntesen och använda den i storskaliga processer måste vi förstå den i detalj.

Cyanobakteriernas fotosyntes studeras på molekylär nivå vid Umeå universitetets kemiska institution av professor Christiane Funks forskargrupp.

Miguel Hernandez-Prieto, har i sin avhandling kartlagt de så kallade SCP-proteinernas funktion och deras lokalisering i bakteriecellen. SCP bildas av alla fotosyntetiskt aktiva växter och bakterier när de utsättas för ändrade miljöförhållanden och när cellerna utsätts för stress. Det har hittills bara varit känt att cyanobakterierna behöver SCP:s för att anpassa sig till förändrade miljöförhållanden och driva fotosyntesen, men detaljerna kring SCP:s funktion har fram till dags dato varit okända.

Miguel Hernandez-Prieto, som ursprungligen kommer från Spanien, har visat att SCP-proteinerna har förmåga att binda sig direkt till klorofyllmolekylen, den centrala molekylen i fotosyntesreaktionen. SCP-proteinen kan därmed också påverka klorofyllmolekylen. Dessutom har han upptäckt ytterligare ett protein som är delaktigt i cyanobakteriens fotosyntesreaktion, LilA. Funktionen för detta protein har hittills varit okänt. När forskarna utsatte cyanobakterierna för stress bildades SCP och LilA i större skala.

De har också kunnat påvisa att proteintyperna finns i membransystem av cellernas kloroplaster, små kroppar som innehåller klorofyll och där fotosyntesen äger rum.

– Det här är ett bevis på att blågröna alger behöver dessa två proteintyper för att kunna driva fotosyntesen. I stressituationer, när algerna ändrar sin fotosyntesaktivitet, producerar cellerna inte bara mer klorofyll utan också mer av ”stödproteinerna” SCP och LilA, säger Miguel Hernandez-Prieto.

Arbetet är ytterligare ett steg i kartläggningen av de gener och proteiner som Synechocystis behöver för sin fotosyntetiska aktivitet. Doktorsavhandlingen är därmed en byggsten i utvecklingen av alternativa energikällor och ett bidrag till att vi kommer en lösning av våra klimatproblem närmare.

Fredagen den 2 oktober försvarar Miguel Hernandez-Prieto, kemiska institutionen, Umeå universitet, sin avhandling med titeln ” The small CAB-like proteins in the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803”.

Disputationen äger rum kl 13.00 i KB3A9, KBC-huset.

Fakultetsopponent är professor Conrad Mullineaux, School of Biological and Chemical Sciences, Queen Mary, University of London, Storbritannien.

Kontaktinformation
För ytterligare information, kontakta:
Miguel Hernandez-Prieto
Telefon: 090-7867633
E-post: miguel.hernandez-prieto@chem.umu.se