Una nueva investigación sobre una enzima que es esencial para la fotosíntesis y para toda la vida en la tierra ha descubierto un hallazgo clave en su estructura que revela cómo la luz puede interactuar con la materia para producir un pigmento esencial para la vida.

El trabajo proporciona una comprensión estructural de cómo funciona una enzima activada por luz involucrada en la síntesis de clorofila. Las enzimas activadas por luz son raras en la naturaleza, con solo tres conocidos. Esta enzima en particular, llamada protoclorofilido oxidorreductasa o 'POR', es responsable de hacer que el pigmento sea vital para la clorofila en las plantas. Sin clorofila, no hay fotosíntesis ni vida vegetal.

Comprender la estructura de la enzima POR da una idea poco común de cómo funciona una enzima natural activada por luz. Tanto los químicos como los biocientíficos han estado fascinados por la activación por luz de la catálisis biológica durante muchos años y comprender cómo la luz puede impulsar reacciones enzimáticas ha sido un gran desafío. La estructura revelada muestra cómo la arquitectura de la enzima permite que uno de los reactivos capture la luz y la canalice para impulsar una reacción biológica crucial involucrada en la síntesis de clorofila. La comprensión de estos conceptos fundamentales debería tener implicaciones importantes para el diseño de nuevos catalizadores químicos y bioquímicos activados por luz que son cada vez más importantes en el uso de enzimas en la fabricación de productos químicos.

La investigación dirigida por la Universidad de Manchester, junto con colegas en China (Academia China de Ciencias Agrícolas, Universidad Jiao Tong de Shanghai, Universidad de Tecnología de Zhejiang e Instituto Qi), se publica hoy en la revista Naturaleza . El profesor Nigel Scrutton dijo sobre el nuevo descubrimiento:"Estos estudios revelan cómo la enzima POR produce una reducción del pigmento Pchlide impulsada por la luz. Nuestros estudios proporcionan una base estructural para aprovechar la energía de la luz para impulsar la catálisis en esta importante enzima biosintética de la clorofila. que es crucial para la conversión de energía de luz a química y el flujo de energía en la biosfera ".

El Dr. Derren Heyes realizó varios de los experimentos para la nueva investigación, dijo:"La estructura cristalina de esta importante enzima activada por luz ha demostrado ser difícil de alcanzar durante muchos años. Nuestro trabajo actual proporciona el eslabón perdido crucial entre la estructura de la proteína y la química de reacción y allana el camino para estudios computacionales detallados de la reacción en el futuro."

Demostrar por primera vez un aspecto tan fundamental de la vida biológica nos dice cómo se lleva a cabo el proceso dentro de las células para permitir que ocurra la fotosíntesis. El equipo descubrió que la energía luminosa activa uno de sus sustratos, protoclorofilida, un precursor de la clorofila, dentro de la enzima para impulsar la ruptura de enlaces "aguas abajo" y hacer reacciones.

Este nuevo descubrimiento muestra que todavía estamos desentrañando los componentes básicos de la vida que son anteriores a los humanos en miles de millones de años. Este gran avance científico proporciona una visión estructural y física única de una reacción fundamental en la naturaleza. Esto podría abrir la puerta a la posibilidad de bioingeniería de enzimas activadas por luz artificial en el futuro.