Les processus complexes de la photosynthèse décodés grâce à une technique avancée de microscopie électronique
Cela permet des avancées dans de nombreux domaines de la recherche biologique et chimique
En utilisant la cryo-microscopie électronique, une équipe de scientifiques de la Humboldt-Universität zu Berlin (HU), des universités suédoises d'Umeå et d'Uppsala et de l'université de Potsdam a réussi à visualiser des structures atomiques à une résolution sans précédent au niveau du nanomètre, qui sous-tendent le processus de photosynthèse. Pour cette étude, publiée dans la revue Science, l'équipe a spécifiquement étudié la structure protéique connue sous le nom de photosystème II, dans laquelle se déroule la première étape de la photosynthèse : La lumière est absorbée et utilisée comme source d'énergie pour entraîner la séparation des molécules d'eau en oxygène, protons et électrons.
Un pas décisif vers la compréhension de la photosynthèse
La visualisation à haute résolution permet de mieux comprendre les interactions des hydrogènes au sein du photosystème II, qui sont cruciales pour la réaction induite par l'énergie lumineuse. L'équipe, dirigée par les docteurs Rana Hussein et Athina Zouni du département de biologie de l'Université d'Helsinki, les docteurs Wolfgang Schröder de l'Université d'Umeå et Johannes Messinger de l'Université d'Uppsala, a ainsi franchi une étape importante dans la compréhension des processus complexes de la photosynthèse.
"Grâce à la cryo-microscopie électronique, nous pouvons désormais observer l'emplacement des hydrogènes dans le photosystème II", explique le professeur Athina Zouni. "Cette vue détaillée est cruciale pour comprendre le processus par lequel les organismes évoluant dans l'oxygène convertissent l'énergie lumineuse en énergie chimique - un processus fondamental pour la vie sur Terre".
Le professeur Holger Dobbek explique les résultats les plus importants de l'étude : "Nous utilisons la cryo-microscopie électronique pour montrer le photosystème II avec une meilleure résolution. Cela nous a permis de détecter des hydrogènes dans plusieurs résidus d'acides aminés dans les sites du centre de réaction, fournissant de nouvelles informations sur le transfert d'électrons et de protons dans le photosystème II. Notre recherche révèle la séquence d'événements menant à la seconde protonation d'une plastoquinone B mobile, ce qui renouvelle profondément notre compréhension de la chaîne de transport d'électrons dans la photosynthèse.
Une méthode de recherche qui dépasse largement le domaine de la photosynthèse
Le Dr Rana Hussein explique : "L'approche innovante utilisée dans cette étude pour déterminer les positions des protons et des hydrogènes est essentielle pour comprendre le photosystème II et a un large spectre d'applications. Elle peut être appliquée à l'étude de diverses protéines pour découvrir les mécanismes relatifs aux hydrogènes. Cela permet des avancées dans de nombreux domaines de la recherche biologique et chimique. Ainsi, la méthode de cryomicroscopie électronique utilisée dans cette étude a des implications au-delà de la photosynthèse".
En cryo-microscopie électronique, les complexes protéiques sont refroidis à des températures très basses, jusqu'à -260 °C, en quelques fractions de seconde. Cette congélation par choc empêche la formation de cristaux de glace, de sorte que les molécules conservent leur forme naturelle. À l'avenir, la visualisation des hydrogènes pourrait contribuer à la compréhension d'autres réactions biochimiques fondamentales, telles que les mécanismes enzymatiques, les interactions protéine-ligand ou la dynamique des protéines membranaires.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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