Nyupptäckt växtprotein viktig för fotosyntesen

Människor och djur kan tacka den snillrika fotosyntesen för det syre som finns i luften. Ett extra tack borde vi rikta till den rad av små proteiner som bygger ihop fotosyntesmaskineriet. Forskare vid Umeå universitet har nu upptäckt ytterligare ett protein som är nödvändigt för att växter ska kunna fungera optimalt och bilda syre. Studien publiceras i den ansedda tidskriften The Plant Cell.

För lite mer än tio år sedan upptäckte Wolfgang Schröders forskningsgrupp på kemiska institutionen vid Umeå universitet ett litet protein, PsbW, som ingen hade lyckats identifiera tidigare. De hittade proteinet i ett stort komplex av flera olika proteiner, som finns hos växter och alger. Komplexet kallas fotosystem II och här spjälkas vatten till syre, protoner och elektroner med hjälp av solens ljus. Forskargruppen gav proteinet namnet PsbW efter upptäckarens förnamn.

Nu har Wolfgang Schröder tillsammans med en forskargrupp i München ledd av professor Jörg Meurer hittat ytterligare ett litet protein i det fotosyntetiska komplexet som fått namnet PsbN.

– PsbN-proteinet är en viktig nyckelkomponent i växter för att kunna bygga ihop fungerande fotosystem II-proteinkomplex. PsbN-proteinet finns redan i växter när de är vita och inte ens hunnit bilda någon klorofyll, säger Wolfgang Schröder, professor i biokemi vid Umeå universitet.

Forskarna har kommit fram till proteinets funktion genom detaljerade molekylära och biofysikaliska analyser på tobaksplanta, Nicotiana tabacum, en alternativ modellväxt för växtforskare där man snabbt får mycket material att undersöka. För att ta reda på hur ett protein fungerar brukar forskare vanligen konstruera organismer som saknar proteinet av intresse, så kallade mutanter.

Studier av tobaksmutanter utan proteinet visade att fotosyntesen stördes, plantorna var extremt ljuskänsliga och kunde bara växa i svagt ”månljus”. Liksom en IKEA-möbel är besvärlig att sätta ihop utan beskrivning, fanns alla delarna till fotosystem II där men i avsaknad av instruktion ”hände nästan ingenting”.

Härnäst kommer Wolfgang Schröder att undersöka om de två småproteinerna PsbW och PsbN jobbar tillsammans i fotosyntesen och om det kanske finns ännu fler småproteiner gömda i fotosyntesens hemliga komplex.

– Detta är verkligen ett spännande grundforskningsfält där man känner sig lite som växternas CSI-agent som letar efter små proteinledtrådar för att förstå fotosyntesens, säger Wolfgang Schröder.

Resultaten är i första hand av grundforskningsintresse. Studien är genomförd i samarbete med andra europeiska forskare och har bland annat finansierats med hjälp av Carl Tryggers Stiftelse.

Artificiell fotosyntes:
I sökandet efter en ren och hållbar energikälla studerar forskare vid Umeå universitet fotosyntesen med syfte att skapa en artificiell fotosyntes. Forskarnas mål är att förstå och modellera de komplexa biokemiska reaktioner som äger rum i växternas celler under fotosyntesen för att sedan efterhärma och konstruera ett konstgjort blad, en integrerad enhet, som kopplar samman alla viktiga processer. Om det lyckas skulle det bli möjligt att förvandla solljus till miljövänligt bränsle i form av vätgas.

Originalartikel:
Salar Torabi et al: PsbN Is Required for Assembly of the Photosystem II Reaction Center in Nicotiana tabacum. The Plant Cell (2014) 26: 1183-1199.
http://www.plantcell.org/content/26/3/1183

För mer information, kontakta gärna:
Wolfgang Schröder, kemiska institutionen
Telefon: 090-786 69 74, Mobil: 070-589 97 28
E-post: wolfgang.schroder@chem.umu.se