Sheffield ekibi Sitokrom b6f yapısını çözerek fotosentez verimliliği için yeni hedefler açtı

University of Sheffield araştırmacıları Sitokrom b6f kompleksinin yüksek çözünürlüklü yapısını belirledi; kompleksin fotosistemleri bağlayıp ATP üretimini etkilediği ve stres koşullarına yanıt verdiği tespit edildi.

Sheffield grubu Sitokrom b6f'in yapısını detaylandırdı

Yayın: Nature · 03/01/2020 · Haber kaynağı: Blueberries Consulting

Birleşik Krallık'taki University of Sheffield liderliğindeki araştırma ekibi, fotosentezin merkezi bileşenlerinden biri olan Sitokrom b6f kompleksinin yüksek çözünürlüklü yapısını belirledi. Çalışma, tek parçacık cryo-elektron mikroskopisi (single-particle cryo-EM) kullanılarak yapıyı ortaya koydu.

Araştırma, Sitokrom b6f'in kloroplast içindeki iki klorofil proteini (Fotosistem I ve Fotosistem II) arasında elektriksel bir bağlantı kurduğunu gösteriyor. Bu bağlantı, araştırmacıların ifadesiyle bir 'proton bataryası' dolayısıyla hücre içi enerji üretiminde (ATP) rol oynuyor.

Kompleksin ek bir işlevi: Verim ayarlayıcı ve stres sensörü

Yapısal verilere dayanan analizler, Sitokrom b6f'in yalnızca elektron aktarımında değil; aynı zamanda çevresel koşullardaki değişikliklere göre fotosentetik verimliliği ayarlayan bir sensör gibi davrandığını ortaya koydu. Bu mekanizma, bitkileri kuraklık veya aşırı ışık gibi stres koşullarında oluşabilecek hasarlardan korumaya yardımcı oluyor.

Çalışmanın ilk yazarı Lorna Malone (University of Sheffield, Moleküler Biyoloji ve Biyoteknoloji Bölümü doktora öğrencisi) bu mekanizmanın ATP üretimini desteklediğini ve bitkilerin karbondioksiti karbonhidrat ve biyokütleye dönüştürmesi için gereken enerjiyi sağladığını belirtti. Çalışma danışmanlarından biyokimyacı Matt Johnson ise Sitokrom b6f'in fotosentezin merkezinde yer aldığını ve bu kompleksin seviyelerinin değiştirilmesiyle bitkilerde büyüme ve kalite artışlarının gözlemlendiğini ekledi.

Tarım için olası etkiler ve sınırlamalar

Araştırma ekibi, elde edilen yapısal bulguların fotosentezi 'yeniden tasarlama' yoluyla ürün verimlerini artırma potansiyeli taşıdığını ileri sürüyor. Bu öneri, dünya nüfusunun 2050'de yaklaşık 10 milyar düzeyine ulaşabileceği öngörüsü bağlamında gıda güvenliği ihtiyaçlarına bir yanıt olarak sunuluyor. Bu beklenti, araştırmanın uygulamaya dönüşmesi için daha fazla deneysel ve saha çalışması gerektiğini işaret ediyor (iddia/öneri).

Ayrıca ekip, Sitokrom b6f düzeylerinin veya işlevinin genetik ya da biyoteknolojik müdahalelerle değiştirilmesinin bitki performansını iyileştirebileceğine dair önceki çalışmalara atıfta bulundu; bunun kısa vadede tarımsal ürünlerin miktar ve kalitesinde atılımlar sağlayabileceği belirtiliyor. Ancak bu çıkarımların geniş ölçekli tarım uygulamalarına aktarılması için ek doğrulama gerektiği vurgulanmalıdır.

Öne çıkan maddeler

• Çalışma tek parçacık cryo-EM ile Sitokrom b6f kompleksinin yüksek çözünürlüklü modelini oluşturdu.
• Sitokrom b6f, Fotosistem I ve II arasında elektriksel bağlantı kuruyor ve enerji depolayan bir mekanizmaya katkıda bulunuyor.
• Kompleks, çevresel streslere bağlı olarak fotosentetik verimliliği ayarlayan bir sensör görevi görüyor.
• İlk yazar: Lorna Malone (University of Sheffield, doktora öğrencisi); danışmanlardan biri: Matt Johnson (biyokimyacı).
• Yayın: Nature. Bulguların tarımsal uygulamalara dönüştürülmesi ileri araştırma gerektiriyor; artırılmış verim iddiası henüz geniş ölçekli doğrulama gerektirir.