퀸즐랜드 대학 (University of Queensland)과 뮌스터 대학 (MUnster, WWU) 연구원은 차세대 태양 생물학을 안내하는 모든 식물 광합성 메커니즘의 핵심 구성 요소 인 순환 전자 흐름 (CEF) 슈퍼 콤플렉스를 정제하고 시각화했습니다. 기술 개발.
이 발견은 오카야마 대학과 뉴 사우스 웨일즈 대학의 바젤 대학의 국제 과학자 팀과 공동으로 국립 과학원 회보 (Proceedings of the National Academy of Sciences)에 발표되었으며 분자 수준에서 광합성 과정에 대한 새로운 통찰력을 제공합니다.
2050 년까지 우리는 모든 인간의 필요를 충족시키기 위해 연료를 50 %, 식품의 70 %, 깨끗한 물의 50 %까지 증가시켜야 할 것입니다 .UQ 분자 생물 과학 연구소의 Ben Hankamer 교수는 광합성 미세 조류 기술은 이러한 요구를 충족시키는 데 중요한 역할을 할 잠재력을 가지고 있으며, 태양 생물 공학 센터의 책임자입니다. 이러한 미생물이 어떻게 태양열을 분자 수준에서 포착하고 저장하는지 더 잘 이해함으로써, 태양열 기반 생명 공학의 발전을 촉진합니다.
폐수 및 가벼운 조건에서 빠르게 성장하는 미세 조류 (Microalgae) 문화.
30 억년 이상 동안 식물, 조류 및 푸른 녹색 박테리아는 태양 에너지가 포획되어 화학 에너지의 형태로 저장되는 광합성을 수행 할 수있는 정교한 나노 규모의 작동을 발전 시켰습니다.
이 화학 에너지는 많은 세포 과정에 중요한 ATP 분자와 NADPH 분자의 형태로 존재합니다.
히포 러 교수는 광합성 생물이 자랄 때 ATP와 NADPH가 대기 중의 산소와 식량과 연료를 만들어 지구상에서 생명을 유지할 수 있다고 말했습니다. 히플러 교수는 WWUs 식물 생물학 및 생물학에 있다고 말합니다. 기술 연구소 업무.
선형 전자 흐름 (LEF)과주기적인 전자 흐름 (CEF)의 두 가지 광합성 모드가 있습니다. 변화하는 빛 조건 하에서 효율적으로 작동하려면 광합성 생물체가 흡수하는 빛과 필요한 에너지를 균형있게 사용해야합니다. ATP NADPH는 두 가지 모드의 관계를 끊임없이 미세 조정하여이를 수행합니다.
광합성 형태 중 하나 : 순환 전자 흐름 (그림 Leavingbio.net)
광합성의 두 가지 형태 : 선형 전자 흐름 (이미지 출처 Leavingbio.net) 이 미세 조정 과정에서 순환 전자 흐름 (CEF) 슈퍼 복합체 (supercomplex)라고 불리는 거대 분자가 중요한 역할을한다는 생화학 적 증거가 있지만, Hankamer 교수는 동적 인 성질 때문에 수퍼 콤 포지 트는 구조 결정에 사용됩니다.
이 문제를 해결하기 위해 팀은 미세 조류에서 CEF 수퍼 콤플렉스를 정제하고 특성화하기 위해 복잡한 방법을 사용한 다음 전자 현미경으로 구조를 분석했습니다.
수퍼 콤플렉스를 찾기 위해 연구자들은 미세 조류로부터 약 500,000 개의 단백질 복합체를 고심하게 추출했으며, 그 중 1000 개만이 CEF 수퍼 콤플렉스입니다.
구조 분석은 복합 빛을 수집 광학 시스템과 시토크롬 b6f는, 살아있는 다른 적응 CEF 초 단지에 부품을 조립, 동적으로 다른 기능을 수행하기 위해, 연결 및 분리하기가 할 수 있도록하는 방법에 대한 자신의 배치 방법을 보여준다 조명 조건 및 에너지 요구 사항.
이 정보는 추가적인 실험적 증거와 함께 CEF 수퍼 콤플렉스가 어떻게 작동 하는지를 설명 할 수있는 새로운 가설을 제안 할 수있게한다.
히플러 교수는 CEF 수퍼 콤플렉스가 진화론 적으로 고도로 보존 된 구조의 우수한 예라고 말하면서, 많은 식물과 조류에서 보호 받고있는 것으로 보이며 수백만 년 동안 크게 변화하지 않았다고 설명했다. .
Hankamer 교수는이 작업이 차세대 태양 광 생물 공학 및 산업을 개발하기위한 Solar Biotechnology Center의 노력에 결정적이라고 설명했다.
이 센터는 유럽, 아시아, 미국, 호주 및 뉴질랜드에 30 개 국제 팀을 포함하도록 확대되었으며 광합성 녹조류를 기반으로 한 차세대 태양열 바이오 기술 개발에 전념하고 있습니다.
광합성에 의해 변환 된 태양 에너지는 인간이 요구하는 태양 에너지의 약 10 배이며, 지구상의 대부분의 생물체의 기초이기도합니다. 교수 Hankamer는 팀의 목표는 기술의 세계의 에너지, 음식과 물 수요를 충족시키기 위해 생산, 녹조류의 광합성 메커니즘을 최적화하는 것입니다 말했다. 우리는 분자 수준에서 광합성하는 방법을 이해할 필요가있다, 이러한 목표를 달성하기 위해 일하는 중.
이 새로운 정보는 고 부가가치 제품, 식품, 연료 및 깨끗한 물의 생산을위한 미세 조류 및 다양한 태양열 바이오 기술 및 산업에 기반한 차세대 태양열 포집 기술의 설계를 안내하는 데 도움이 될 것입니다. 대기로부터 이산화탄소를 추출하고 사용 및 저장하는 기후 변화 해결책 또한 흥미로운 분야입니다.
