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.
Rijksuniversiteit Groningen