Pesquisadores apoiados pela Swiss National Science Foundation conseguiram usar raios-X para observar minuciosamente uma reação de fotossíntese e produzir um filme do evento. As descobertas ajudarão na compreensão de processos semelhantes no olho humano. Graças ao novo acelerador de partículas SwissFEL no Instituto Paul Scherrer, podemos esperar mais descobertas desse tipo.

Plantas e algas não estão sozinhas na fotossíntese. Algumas bactérias também usam energia da luz solar para crescer e se reproduzir. Pesquisadores apoiados pela Swiss National Science Foundation (SNSF) já demonstraram processos em nível atômico em funcionamento na "bomba" de proteína impulsionada pela luz de halobactérias roxas. Ao fazê-lo, os pesquisadores esclareceram como a bomba funciona, que tem sido uma questão de debate. As descobertas também ajudarão a entender melhor os fotorreceptores semelhantes para essa proteína no olho humano.

Usando uma nova tecnologia, um grupo internacional de pesquisadores do Instituto Paul Scherrer (PSI), Japão, A Suécia e a França capturaram eventos físicos e químicos que ocorrem em um milésimo de um milionésimo de segundo (nanossegundo). Isso permitiu que os pesquisadores produzissem um filme mostrando processos em nível atômico em funcionamento dentro da bomba - chamada bacteriorodopsina - após ela ser ativada pela luz que entra.

A obtenção das gravações exigiu o exame de cerca de 2 milhões de pequenas amostras de cristais de proteínas com o laser de elétrons livres SACLA no Japão. O FEL atinge as amostras com muito curto, raios X poderosos, capturando momentos precisos. "É como uma luz estroboscópica, "diz Jörg Standfuss, um biofísico e chefe do grupo de pesquisa em cristalografia serial. "Ao contrário de uma lanterna, ele revela lampejos de movimento no escuro. "Os pulsos de luz ultracurtos tornam possível registrar dados antes que as amostras sejam destruídas pelos poderosos raios X. Graças às novas instalações SwissFEL em PSI em Würenlingen, que foi inaugurado em 5 de dezembro de 2016, os pesquisadores das instituições suíças de ensino superior não precisam mais percorrer o meio mundo para realizar seus experimentos.

Muleta molecular para fotorreceptores defeituosos

Os resultados da bomba bacteriana têm potencial de aplicação em diferentes áreas. Por exemplo, neurobiologistas usam bombas semelhantes para ligar e desligar certas células nervosas no cérebro de animais experimentais (optogenética).

Grupos de pesquisa apoiados pelo SNSF no PSI vêm estudando fotorreceptores no olho humano há algum tempo. "A visão é o nosso sentido mais importante. Até mesmo o nosso relógio interno é governado por esses receptores no olho, "diz Gebhart Schertler, bioquímico e chefe da seção de Biologia e Química. Mutações nesses receptores de luz têm efeitos comparáveis ​​aos que acontecem nas bombas bacterianas. Casos leves podem causar cegueira noturna, enquanto outros podem levar à degeneração da retina (retinite pigmentosa), culminando em cegueira total. "Várias abordagens terapêuticas já foram sugeridas, mas até agora ninguém chegou ao mercado, "diz Schertler.

Os resultados do trabalho de pesquisa no PSI de análises anteriores desses fotorreceptores levaram a uma colaboração com a Roche. O objetivo é encontrar e desenvolver compostos que possam servir de muleta para compensar as proteínas retinais defeituosas. Os resultados preliminares desta investigação serão publicados em breve. Embora o desenvolvimento de uma droga real ainda possa levar muito tempo, alguns resultados muito promissores já foram obtidos.