Uma nova pesquisa sobre uma enzima essencial para a fotossíntese e para toda a vida na Terra revelou uma descoberta importante em sua estrutura, que revela como a luz pode interagir com a matéria para formar um pigmento essencial para a vida.

O trabalho fornece uma compreensão estrutural de como funciona uma enzima ativada pela luz envolvida na síntese da clorofila. Enzimas ativadas por luz são raras na natureza, com apenas três conhecidos. Esta enzima em particular, chamada protoclorofilida oxidoredutase ou 'POR', é responsável por tornar o pigmento vital para a clorofila nas plantas. Sem clorofila, não há fotossíntese nem vida vegetal.

Compreender a estrutura da enzima POR dá um raro vislumbre de como uma enzima ativada pela luz natural funciona. Químicos e bio-cientistas têm sido fascinados pela ativação da luz da catálise biológica por muitos anos e entender como a luz pode conduzir as reações enzimáticas tem sido um grande desafio. A estrutura revelada mostra como a arquitetura da enzima permite que um dos reagentes capture a luz e a canalize para conduzir uma reação biológica crucial envolvida na síntese da clorofila. A compreensão desses conceitos fundamentais deve ter implicações importantes para o projeto de novos catalisadores químicos e bioquímicos ativados por luz, que são cada vez mais importantes no uso de enzimas na fabricação de produtos químicos.

A pesquisa liderada pela Universidade de Manchester, junto com colegas na China (Academia Chinesa de Ciências Agrícolas, Universidade Jiao Tong de Xangai, Universidade de Tecnologia de Zhejiang e Instituto Qi), é publicado hoje na revista Natureza . O professor Nigel Scrutton disse sobre a nova descoberta:"Esses estudos revelam como a enzima POR causa a redução impulsionada pela luz do pigmento Pchlide. Nossos estudos fornecem uma base estrutural para aproveitar a energia da luz para impulsionar a catálise nesta importante enzima biossintética da clorofila, que é crucial para a conversão de energia de luz em química e fluxo de energia na biosfera. "

Dr. Derren Heyes conduziu vários dos experimentos para a nova pesquisa, ele disse:"A estrutura cristalina desta importante enzima ativada por luz provou ser elusiva por muitos anos. Nosso trabalho atual fornece o elo crucial que faltava entre a estrutura da proteína e a química da reação e abre caminho para estudos computacionais detalhados da reação no futuro."

Demonstrar um aspecto tão fundamental da vida biológica pela primeira vez nos mostra como o processo dentro das células é realizado para permitir que a fotossíntese ocorra. A equipe descobriu que a energia da luz ativa um de seus substratos, protoclorofilida, um precursor da clorofila, dentro da enzima para conduzir a quebra de ligações "a jusante" e a fazer reações.

Esta nova descoberta mostra que ainda estamos desvendando os principais blocos de construção da vida que antecedem os humanos em bilhões de anos. Esta importante descoberta científica fornece uma visão estrutural e física única sobre uma reação fundamental da natureza. Isso poderia abrir a porta para a possibilidade de bioengenharia de enzimas ativadas por luz artificial no futuro.