Uma equipe de cientistas, liderado pela Universidade de Bristol, desenvolveu um novo sistema de proteína fotossintética permitindo uma abordagem aprimorada e mais sustentável para dispositivos tecnológicos movidos a energia solar.

A iniciativa faz parte de um esforço mais amplo no campo da biologia sintética para usar proteínas no lugar de materiais feitos pelo homem, que muitas vezes são escassos, caro e pode ser prejudicial ao meio ambiente quando o dispositivo se torna obsoleto.

O objetivo do estudo, publicado hoje em Nature Communications , foi o desenvolvimento de complexos fotossintéticos "quimera" que exibem a captação de energia solar policromática.

Pela primeira vez, os cientistas conseguiram construir um único sistema de proteína que usa clorofila e bacterioclorofila, e, ao fazer isso, demonstramos que os dois sistemas de pigmento podem trabalhar juntos para alcançar a conversão de energia solar.

Autor principal do estudo e leitor de Bioquímica da Universidade de Bristol, Dr. Mike Jones, disse:

"No passado, dois tipos principais de proteína têm sido usados ​​para conversão de energia solar em dispositivos tecnológicos. Os primeiros são de organismos fotossintéticos "oxigenados" - plantas, algas e cianobactérias - que contêm clorofila como principal pigmento fotossintético e produzem oxigênio como um produto residual do processo. Os segundos são de organismos 'anoxigênicos', bactérias que contêm bacterioclorofila como pigmento fotossintético primário.

"Reunimos essas duas proteínas, de diferentes partes do mundo fotossintético, em um único fotossistema biológico que permite a coleta de energia solar expandida. Também demonstramos que este sistema pode ser conectado a eletrodos feitos pelo homem para alcançar a conversão solar em elétrica expandida. "

Os cientistas, do Instituto BrisSynBio da Universidade, em colaboração com colegas fotoeletroquímicos da Free University Amsterdam, purificou uma proteína do 'centro de reação' de uma bactéria fotossintética de cor púrpura e uma proteína coletora de luz de uma planta verde (na verdade, feita de forma recombinante em E. coli) e as prendeu permanentemente juntas usando um domínio de ligação obtido de uma segunda bactéria. O resultado é o primeiro complexo único com uma proteína bem definida e composição de pigmento que mostra conversão de energia solar expandida.

O estudo financiado pelo BBSRC e EPSRC foi em grande parte o trabalho do Dr. Juntai Liu, um Ph.D. estudante do Centro de Treinamento de Doutorado em Biologia Sintética da University of Bristol. Esta descoberta é um exemplo de abordagem de biologia sintética, tratar proteínas como componentes que podem ser montados de maneiras novas e interessantes usando uma interface comum e previsível.

“Este trabalho mostra que é possível diversificar os sistemas de proteínas que podem ser incorporados em dispositivos além daqueles que a natureza fornece, usando uma abordagem simples alcançada puramente por meio de codificação genética, "disse o Dr. Jones.

Dr. Jones disse que o próximo passo seria expandir a paleta de pigmentos fotossintéticos, usando proteínas de cianobactérias que contêm pigmentos de bilina que absorvem luz amarela e laranja, e explorar a ligação de enzimas a esses novos fotossistemas, a fim de usar a luz solar para alimentar a catálise.