مهروماه

این تحقیق یک درک ِ ساختاری از نحوۀ عملکرد آنزیمِ محرک نور (آنزیمی که با نور فعال می‌شود) که در سنتز کلروفیل دخیل است، ارائه می‌دهد. آنزیم‌های محرک نور در طبیعت به ندرت وجود دارند و فقط سه مورد شناخته شده است. این آنزیم به ویژه آنزیمی که پروتوکلروفیلید اکسیدوریداکتاز یا «POR» نامیده می‌شود، مسئول ساختن رنگدانۀ حیاتی برای “کلروفیل” در گیاهان است.

درک ساختار آنزیم POR یک نگاه ِ اجمالی از نحوۀ عملکرد یک آنزیم طبیعی محرک ِ نور، ارائه می‌دهد. شیمیدانان و زیست‌شناسان برای سال‌ها مجذوب فعالیت نور در تجزیۀ بیولوژیکی شده‌اند و درک نقش ِ نور در واکنش‌های این آنزیم به یک چالش بزرگ تبدیل شده است. ساختارِ کشف شده نشان می‌دهد که معماری این آنزیم چگونه به یکی از واکنش‌دهنده‌ها اجازه می‌دهد تا نور را دریافت و هدایت کرده تا یک واکنش بیولوژیکی حیاتی را در سنتز کلروفیل، انجام دهد.

تحقیقی که با سرپرستی دانشگاه منچستر و همکارانش در چین(آکادمی چینی علوم کشاورزی، دانشگاه جیاوو تانگ شانگهای، دانشگاه تکنولوژی ژجیانگ و موسسه Qi) انجام شده امروز در مجلۀ ساینس منتشر شد. پروفسور “نیگل اسکروتون” گفت: «مطالعات ِ ما یک مبنای ساختاری برای مهار انرژی نور ارائه می‌دهد تا کاتالیز در این آنزیم بیوسنتزی کلروفیل مهم را مهیا سازد؛ آنزیمی که برای تبدیل نور به انرژی شیمیایی و جریان انرژی در بیوسفر حیاتی است».

دکتر “درن هیس” که چند آزمایش برای این تحقیق جدید انجام داد، گفت: «ساختار کریستالی این آنزیم ِ محرک نور، چندین سال ما را فریب داد. تحقیق جدید یک رابطه‌ی گمشدۀ حیاتی بین ساختار پروتئین و واکنش‌های شیمیایی نشان می‌دهد و راه را برای مطالعات ِ محاسباتی دقیق بر روی این واکنش در آینده هموار می‌سازد.»

اثبات چنین جنبۀ بنیادی از حیات بیولوژیکی برای اولین‌بار به ما می‌گوید که فرآیند درون سلول‌ها چگونه انجام می‌شود و فتوسنتز را امکانپذیر می‌کند. این تیم کشف کرد که انرژی نور یکی از زیرلایه‌هایش به نام پروتوکلروفیلید (پیش‌مادۀ کلروفیل) را درون آنزیم فعال می‌کند تا واکنش‌های پیوندی و برهم زدن پیوند را انجام دهد.

این کشف جدید نشان می‌دهد که ما هنوز مشغول کشف عناصر تشکیل‌دهندۀ اصلی حیات هستیم که قدمت آنها به پیش از شکل‌گیری انسان و میلیاردها سال پیش بر می‌گردد. این دستاورد علمی بزرگ یک بینش فیزیکی و ساختاری منحصربفرد را در رابطه با یک واکنش بنیادی در طبیعت ارائه می‌دهد و می‌تواند پنجره‌ای را به سوی احتمال مهندسی زیستیِ آنزیم‌های محرک نوری مصنوعی در طبیعت بگشاید.