De nouvelles recherches sur une enzyme essentielle à la photosynthèse et à toute vie sur terre ont permis de découvrir une découverte clé dans sa structure qui révèle comment la lumière peut interagir avec la matière pour fabriquer un pigment essentiel à la vie.

Le travail donne une compréhension structurelle du fonctionnement d'une enzyme activée par la lumière impliquée dans la synthèse de la chlorophylle. Les enzymes activées par la lumière sont rares dans la nature, avec seulement trois connus. Cette enzyme en particulier, appelé protochlorophyllide oxydoréductase ou 'POR', est responsable de rendre le pigment vital pour la chlorophylle dans les plantes. Sans chlorophylle, il n'y a pas de photosynthèse et pas de vie végétale.

Comprendre la structure de l'enzyme POR donne un rare aperçu du fonctionnement d'une enzyme naturelle activée par la lumière. Les chimistes et les bioscientifiques sont fascinés par l'activation par la lumière de la catalyse biologique depuis de nombreuses années et comprendre comment la lumière peut entraîner des réactions enzymatiques a été un défi majeur. La structure révélée montre comment l'architecture de l'enzyme permet à l'un des réactifs de capturer la lumière et de la canaliser pour conduire une réaction biologique cruciale impliquée dans la synthèse de la chlorophylle. La compréhension de ces concepts fondamentaux devrait avoir des implications majeures pour la conception de nouveaux catalyseurs chimiques et biochimiques activés par la lumière qui sont de plus en plus importants dans l'utilisation des enzymes dans la fabrication chimique.

La recherche menée par l'Université de Manchester, avec des collègues en Chine (Académie chinoise des sciences agricoles, Université Jiao Tong de Shanghai, Université de technologie du Zhejiang et Institut Qi), est publié aujourd'hui dans la revue La nature . Le professeur Nigel Scrutton a déclaré à propos de la nouvelle découverte :« Ces études révèlent comment l'enzyme POR entraîne une réduction du pigment Pchlide due à la lumière. ce qui est crucial pour la conversion d'énergie lumière-chimique et le flux d'énergie dans la biosphère."

Le Dr Derren Heyes a mené plusieurs des expériences pour la nouvelle recherche, il a déclaré :« La structure cristalline de cette importante enzyme activée par la lumière s'est avérée insaisissable depuis de nombreuses années. Notre travail actuel fournit le chaînon manquant crucial entre la structure des protéines et la chimie de la réaction et ouvre la voie à des études informatiques détaillées de la réaction dans le futur."

Démontrer pour la première fois un aspect aussi fondamental de la vie biologique nous indique comment se déroule le processus au sein des cellules afin de permettre la photosynthèse. L'équipe a découvert que l'énergie lumineuse active l'un de ses substrats, protochlorophyllide, un précurseur de la chlorophylle, au sein de l'enzyme pour entraîner la rupture de liaison «en aval» et la réalisation de réactions.

Cette nouvelle découverte montre que nous sommes toujours en train de démêler les éléments constitutifs de la vie qui sont antérieurs à l'homme de plusieurs milliards d'années. Cette percée scientifique majeure fournit un aperçu structurel et physique unique d'une réaction fondamentale dans la nature. Cela pourrait ouvrir la porte à la possibilité de bio-ingénierie des enzymes activées par la lumière artificielle à l'avenir.