Oda Sıcaklığında Kristalografi Sayesinde Yeni Bir Keşif
Fotoğraf : SLAC, Stanford Üniversitesi ve Washington Üniversitesi araştırmacıları, bakteriyel fotosentez sırasında elektronların taşınmasına yardımcı olan bir protein üzerine çalışmışlardır. Kaynak: Jared Weaver/Stanford Üniversitesi
Proceedings of the National Academy of Sciences’da yayımlanan araştırmaya göre, kimyagerler, fotosentetik bakterilerin ışığı nasıl kimyasal enerjiye dönüştürdüğüne dair daha detaylı bilgiler elde edebilmişler ve süreçteki bir adımın neden bilinenden daha sağlam olabileceğini açığa çıkarmışlardır.
Çalışma, reaksiyon merkezleri adı verilen proteinlere odaklanılmıştır. Bu proteinler, Rhodobacter sphaeroides adlı bir bakteride, fotosentezin ilk adımlarında hücre zarı içerisinde elektronların taşınmasına yardımcı olmaktadırlar. Hücre zarında bulunan bu proteinlerin varlığı onlarca yıldır bilinse de, nasıl çalıştıklarına dair pek ayrıntı bulunmamaktadır. Bu ayrıntıların adına, Stanford Üniversitesi kimyagerlerinden Chi-Yun Lin ve Steven Boxer’ın laboratuvarında yüksek lisans öğrencisi olan Jared Weaver, Washington Üniversitesi araştırmacılarından Kaitlyn Fairies, Dewey Holten ve Chris Kirmaier ile on yıldan fazla bir süredir R. sphaeroides reaksiyon merkezlerini incelemektedirler. Yaklaşımları, proteinin bir kısmını, protein yapısının o kısmında doğal olarak bulunmayan amino asitler (protein yapı taşları) ile değiştirmektir.
Araştırmaların bir parçası olarak Weaver, Enerji Bölümü’nün SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı’nın Stanford Sinkrotron Radyasyon Işık Kaynağında (SSRL) görevli araştırmacı Irimpan Mathews ile birlikte çalışmıştır. Orada, SSRL’nin ışın hatlarından birinde X-ışını makromoleküler kristalografisi ile ve modifiye edilmiş fotosentetik proteinleri kristalize etmek için çalışmışlardır.
Ne yazık ki, Weaver ve Mathews’in deneyleri sonuçsuz kalmıştır. Örnekleri, X-ışını kristalografi çalışmalarında kullanılan normal sıcaklığa (yaklaşık 100 Kelvin veya -280 derece Fahrenheit) soğuttuklarında zarar görebileceklerini fark etmişlerdir.
Bu aşamada Mathews, SSRL’de örneklerin oda sıcaklığına yakın bir sıcaklıkta ve hiç dondurulmadan incelenmesini sağlayan alternatif yöntemler geliştiren başka bir SSRL araştırmacı Silvia Russi’ye danışmıştıri. Russi’nin yöntemi, çok daha yüksek sıcaklıklarda X-ışını kırınım gücünü ve dolayısıyla veri toplama seviyesi geliştirmek için bir numunedeki nemi optimize ederek çalışmaktadır. Böylece ekip, ilgili yönteme başvurmuştur. Bu bir avantajı da beraberinde getirmektedir; oda sıcaklığına yakın sıcaklıklarda çalışarak, proteinler hakkında fizyolojik olarak daha uygun bir bağlamda veri elde edebileceklerdir.
Weaver, oda sıcaklığında kristalografiyi, spektroskopi ve diğer teknikler ile birleştirerek bakteriyel reaksiyon merkezlerinin, fotosentezin ilk adımlarında elektronları nasıl taşıdıklarına daha yakından bakabildiğini belirtmiştir. Şaşırtıcı biçimde, ilgili proteinlerin aktif bölgelerindeki ciddi değişiklikler fonksiyonlarına nerede ise avantaj sağlar iken verimlilikteki düşüş beklenildiği kadar büyük değildir. Weaver, tüm sonuçlar birlikte ele alındığında, fotosentez sürecinin başlarında elektron transfer mekanizmasına yeni bir bakış açısı getirdiğini ve reaksiyon merkezlerinin “olağanüstü derecede sağlam” olduğunu gösterdiğini söylemiştir.
Makaleyi görüntülemek için “Genetik kod genişletme yoluyla yapılan fotosentetik reaksiyon merkezi varyantları, M210’daki Tyr’ın ilk elektron transfer mekanizmasını ayarladığını gösterir” buraya tıklayın.
Kaynak: phys.org
