Rijksuniversiteit Groningen

21 aug 2001

Nummer 109 16 augustus 2001

Groningse onderzoekers vinden groot eiwitcomplex betrokken bij de fotosynthese

Optellen
Grote structuur nog onbekend
Zonnecellen
Noot voor de pers

Biochemicus dr. E. Boekema van de Rijksuniversiteit Groningen is er geslaagd om met elektronenmicroscopie de structuur zichtbaar te maken van een uitzonderlijk groot eiwitcomplex dat betrokken is bij de fotosynthese. Fotosynthese is een proces in de cellen van groene planten en sommige bacteriën (cyanobacteriën oftewel blauwwieren) dat deze organismen in staat stelt om met zonlicht te groeien. De foto's en een artikel over het onderzoek worden deze week gepubliceerd in Nature.

Het eiwitcomplex is door zijn gigantische grootte zeer uitzonderlijk. Het supercomplex bestaat uit drie centrale eiwitten die omringd zijn door achttien antenne-eiwitten. "Fotosynthese werkt met normaal chlorofyl moleculen die ijzer bevatten. Dat zijn de antennes die het licht absorberen", legt Boekema uit. "Het eiwitcomplex dat wij nu ontdekt hebben, komt voor in bacteriën die in de oceaan leven in een zeer ijzer-arme omgeving. Het antennesysteem is in die bacteriën heel erg sterk uitgebouwd. Waarschijnlijk is dat een mechanisme om het ijzergebrek te compenseren. Met extra grote antennes kunnen de bacteriën toch nog energie opnemen"

Optellen

Het eiwitcomplex is weliswaar bijzonder groot, maar dat wil niet zeggen dat het zonder meer onder de elektronenmicroscoop zichtbaar wordt. Het beeld dat Boekema aanvankelijk waarnam, had een goed signaal, maar omdat het veel 'ruis' bevatte bleef het wazig. Wel was goed zichtbaar dat het complex er uitziet als een plat schijfje. Boekema selecteerde schijfjes die hij mooi recht van boven kon zien. In het totaal telde hij duizenden van die beeldjes bij elkaar op. Zo verminderde de ruis en ontstond een scherp beeld van een schijf met drie middenpartjes omringd door achttien bolletjes.

Grote structuur nog onbekend

Boekema: "De structuur van de afzonderlijke eiwitten was al bekend. Een onderzoeksgroep in Duitsland werkt daar al zo'n vijftien jaar aan. Ik schat dat daar al zo'n zestig manjaren aan werk in zitten. Maar hoe die aparte eiwitten samen komen in een grote structuur was nog onbekend. Dat hebben we met deze methode een stuk sneller, namelijk in enkele maanden tijd, vast kunnen stellen." Ook is nu duidelijk bij welk gedeelte van de fotosynthese de eiwitten horen. Er is een fotosysteem 1 en een fotosysteem 2. "Men dacht dat deze antenne-eiwitten bij systeem 2 hoorden, maar we weten nu dat ze bij systeem 1 zitten."

Zonnecellen

Directe toepassing heeft de ontdekking van Boekema niet. "Maar de fotosynthese is natuurlijk een heel belangrijk proces in de natuur en hoe het precies werkt, is alleen te begrijpen als we de structuur en samenhang kennen van de tientallen eiwitten waaruit het is opgebouwd." Op termijn kan kennis over het systeem leiden tot verbetering van zonnecellen. "De fotosynthetische organismen in de natuur zijn nog steeds vele malen efficiënter dan kunstmatige systemen."

Noot voor de pers


* Meer informatie: dr. E.J. Boekema, tel. (050) 363 4225/4220/4378, fax (050) 363 4800, e-mail: e.j.boekema@chem.rug.nl (werk).
* Titel artikel Nature, 16 augustus 2001: A giant chlorophyll-protein complex induced by iron deficiency in cyanobacteria.

* Foto's van het complex zijn bij de auteur verkrijgbaar.