La façon dont la partie sensible à la lumière du phytochrome biomoléculaire passe d'un état adapté à la lumière à un état adapté à l'obscurité a été étudiée par des chercheurs de la Ruhr-Universität Bochum et de la Philipps-Universität Marburg. Jusque là, les structures de seulement quelques biomolécules sensibles à la lumière sont connues - et seulement pour les états finaux dans la lumière et l'obscurité, mais pas pour les étapes intermédiaires. En utilisant diverses méthodes spectroscopiques, l'équipe de Bochum-Marburg a maintenant réussi à acquérir de nouvelles connaissances sur les changements structurels dynamiques.

Le groupe dirigé par le professeur Enrica Bordignon de Bochum et le professeur Oliver Essen de Marburg décrivent les résultats dans la revue Structure , publié en ligne le 20 septembre 2018.

Enquêter sur les changements structurels induits par la lumière

« Les biomolécules photosensibles comme les phytochromes des plantes sont intéressantes pour diverses applications, par exemple dans l'agriculture, où un changement de phytochrome pourrait optimiser les habitudes de croissance des plantes, ou pour des outils optogénétiques qui permettent de contrôler l'activité des cellules génétiquement modifiées dans le corps vivant avec la lumière, " dit Enrica Bordignon, chef du groupe de travail sur la spectroscopie EPR de Bochum. Des informations sur la façon dont les photorécepteurs modifient leur structure spatiale lorsqu'ils sont exposés à la lumière pourraient faire progresser ces applications. "Jusque là, cependant, cela a été un défi de déchiffrer ces processus avec une résolution atomique, " explique le doctorant Tufa Assafa.

Les chercheurs ont analysé une molécule de phytochrome de cyanobactéries à l'aide d'une forme spéciale de spectrométrie de masse et d'une méthode spectroscopique appelée résonance de spin électronique. Contrairement à d'autres méthodes, ils ont pu étudier la molécule en solution et suivre ses changements structurels sans avoir à la cristalliser. Ils ont observé plusieurs changements structurels caractéristiques dans le segment sensible à la lumière du phytochrome et ont créé un modèle qui montre les étapes de conversion déclenchées par la lumière. En outre, l'équipe a montré que, pour différents phytochromes, il existe un mécanisme universel pour la transformation de l'état adapté à l'obscurité à l'état adapté à la lumière.