Przełom w badaniach nad strukturą ważnego enzymu

Źródło: Instytut Maxa Plancka

Techniki spektroskopowe pomogły rozwiązać wieloletnią zagadkę związaną z fotosyntezą. Stosując założenia chemii kwantowej naukowcy z Instytutu Konwersji Energii Chemicznej im. Maxa Plancka zdobyli nową wiedzę o właściwościach kompleksów rozkładających wodę (wydzielających tlen – oxygen evolving complex OEC).

OEC są ważnym katalizatorem w życiu roślin, uczestniczą w rozkładzie wody pod wpływem światła słonecznego, aby w ten sposób budować węglowodany dające energię życiu na świecie. Badania nad OEC są bardzo ważne ze względu na prace nad sztuczną fotosyntezą.

W jednym z najbardziej znanych stanów utlenienia OEC daje dwa typy sygnałów spektroskopowych. Sygnały te mogą być konwertowane do innych poprzez różne zmiany, ale nie poprzez zmiany strukturalne. Ponadto sygnały są tak skomplikowane, że nie można z nich uzyskać dokładnej struktury cząsteczki.

Za pomocą technik spektroskopii teoretycznej Dr. Dimitriosa Pantazisa wykazał, że oba sygnały są generowane przez dwie osobne struktury kompleksu OEC o podobnej energii. Centrum enzymu składa się z częściowo sześciennych struktur zbudowanych z manganu, wapnia i tlenu. Obie struktur różnią się tylko jednym wiązaniem pomiędzy atomem tlenu w środku i dwoma końcowymi atomami manganu na zewnątrz. Ta mała różnica ma bardzo duży wpływ na strukturę elektronowa, a w efekcie na widmo spektroskopowe cząsteczki. Obie struktury mają podobną energię i zmiana wiązania może nastąpić przy niskiej barierze energetycznej.

(pj)