Gå direkt till innehåll
Högupplöst bild av fotosystem II i växten backtrav, framtagen med hjälp av kryoelektronmikroskopi. Bild: Wolfgang Schröder
Högupplöst bild av fotosystem II i växten backtrav, framtagen med hjälp av kryoelektronmikroskopi. Bild: Wolfgang Schröder

Pressmeddelande -

Unik inblick i det inre av backtravens fotosyntesmaskin

För första gången har Umeåforskare med hjälp av kryoelektronmikroskopi lyckats ta fram en högupplöst bild av fotosystem II fotosyntesens centrala komplex i modellväxten backtrav. Det enorma komplexet ansvarar för den livsviktiga syrgasproduktionen i fotosyntesen som en gång möjliggjorde liv på vår planet. Studien är publicerad i Scientific Reports.

Strukturen vi kan se ger oss detaljerad information om de olika kofaktorerna såsom klorofyll och fettmolekylers bindningar i fotosynteskomplex II. Vi har också lyckats visa exakt var och hur detergenter binder och påverkar komplexets stabilitet, säger Wolfgang Schröder, professor på kemiska institutionen vid Umeå universitet som lett studien.

Växtforskarnas ”försöksråtta” har de senaste 25 åren varit växten backtrav, Arabidopsis thaliana. Anledningen till detta är att ”ogräset” växer snabbt även på våra breddgrader och år 2000 lyckades forskare sekvensera alla dess gener.

I centrum för den fotosyntetiska processen står fotosystem II-komplexet. Det innehåller närmare 30 olika proteiner och en rad kofaktorer som olika pigment och metaller och det är utan tvekan ett av de största komplexen i växternas kloroplaster. Den nu publicerade strukturen i studien har samma höga upplösning som de två tidigare strukturerna som tagits fram från spenat och ärta, vilket för första gången möjliggör en jämförelse av växternas fotosystem II-komplex på samma detaljnivå.

Jag har jobbat med detta komplex sedan jag blev doktorand i växtproteinkemi vid Lunds universitet 1983, det blir hela 38 år!, säger Wolfgang Schröder. Jag minns att jag som doktorand skojade vid fikat att tänk om man skulle kunna dyka in i fotosystem II och titta runt. Och i dag med ny teknik och min extremt duktiga doktorand André Graça och mina två fantastiska forskarkollegor Michael Hall och Karina Persson har vi nu kunnat göra det ”omöjliga”!

Tekniken som forskarna har använt kallas kryoelektronmikroskopi (Nobelpriset i kemi 2017) och den går i korthet ut på att biologiska prover skjuts ner i flytande etan (-190 grader Celsius). Man tar sedan närmare 100 000 tvådimensionella EM-bilder av de slumpmässigt frysta partiklarna. Därefter får en dator göra bildanalyser och sammanställer en 3D-struktur.

Extra spännande var att se om våra tidigare biokemiska analyser av komplexet var korrekta, lite som ett facit. Oftast är det större forskarlag från olika laboratorier som publicera strukturer med denna storlek och upplösning, eftersom det krävs mycket datatid och arbete, men i detta fall är vi fyra Umeåforskare inom nätverket Integrated Structural Biology , ISB, som åstadkom denna struktur så det är ”lokalproducerad” forskning, säger Wolfgang Schröder leende.

Forskningen är huvusakligen finansierad av Carl Tryggers stiftelse. Data samlades in vid Umeå Core Facility for Electron Microscopy, UCEM, vilken ingår i den nationella infrastrukturen National Microscopy Infrastructure, NMI.

Foton och rörlig bild:

Pressbilder

Rörliga bilder av fotosystem II i backtrav


Om den vetenskapliga studien:

Graça, A.T., Hall, M., Persson, K. et al.: High-resolution model of Arabidopsis Photosystem II reveals the structural consequences of digitonin-extraction. Sci Rep 11, 15534 (2021).

https://doi.org/10.1038/s41598-021-94914-x

Fördjupning:

Läs mer om UCEM

Integrated Structural Biology, ISB

Läs mer om cryoelektronmikroskopi och Nobelpriset i kemi 2017


För mer information, kontakta gärna:
André T. Graça, Kemiska institutionen vid Umeå universitet
E-post: andre.graca@umu.se
Telefon: 072-205 68 16

Wolfgang P. Schröder, Kemiska institutionen vid Umeå universitet
E-post: wolfgang.schroder@umu.se
Telefon: 070-589 97 29

Ämnen

Taggar

Regioner


Umeå universitet
Umeå universitet
är ett av Sveriges största lärosäten med drygt 36 000 studenter och 4 000 anställda. Här finns en mångfald av utbildningar av hög kvalitet och världsledande forskning inom flera vetenskapsområden. Umeå universitet är också platsen för den banbrytande upptäckten av gensaxen CRISPR-Cas9 – en revolution inom gentekniken som tilldelats Nobelpriset i kemi.

Vid Umeå universitet är allt nära. Våra sammanhållna campus gör det lätt att mötas, samarbeta och utbyta kunskap, något som gynnar en dynamisk och öppen kultur där vi gläds åt varandras framgångar.

Presskontakt

Ingrid Söderbergh

Ingrid Söderbergh

Kommunikatör Teknisk-naturvetenskaplig fakultet 070-60 40 334

Umeå universitet

Med omkring 36 000 studenter och 4 000 anställda är Umeå universitet ett av Sveriges största lärosäten. Här finns en mångfald av utbildningar och världsledande forskning inom flera vetenskapsområden. Umeå universitet är också platsen för den banbrytande upptäckten av gensaxen CRISPR-Cas9 – en revolution inom gentekniken som år 2020 tilldelades Nobelpriset i kemi.

Med drygt 50 år på nacken präglas Umeå universitet av såväl tradition och stabilitet som förändring och nytänkande. Här bedrivs utbildning och forskning på hög internationell nivå som bidrar till ny kunskap av global betydelse, där hållbarhetsmålen i Agenda 2030 utgör drivkraft och inspiration. Här finns kreativa och nytänkande miljöer som tar sig an samhällets framtidsutmaningar, och genom djupa och långsiktiga samarbeten med organisationer, näringsliv och andra lärosäten fortsätter Umeå universitet att utveckla norra Sverige som kunskapsregion.

Universitetets internationella atmosfär och våra sammanhållna campus gör det lätt att mötas, samarbeta och utbyta kunskap, något som främjar en dynamisk och öppen kultur där studenter och anställda gläds åt varandras framgångar.

Umeå campus och Konstnärligt campus ligger nära Umeås centrum och intill ett av Sveriges största och mest välrenommerade universitetssjukhus. Campus finns även i Skellefteå och Örnsköldsvik.

Vid Umeå universitet finns den högt rankade Designhögskolan, den miljöcertifierade Handelshögskolan och landets enda arkitekthögskola med konstnärlig inriktning. Här finns också Bildmuseet och Umeås science center, Curiosum. Umeå universitet är dessutom ett av Sveriges fem riksidrottsuniversitet och har ett internationellt ledande arktiskt centrum.