La recherche révèle le rôle crucial des protéines dans la conversion de l’énergie solaire pour des processus biologiques, tels que la photosynthèse et la réparation de l’ADN chez les plantes et les mouches des fruits, respectivement. En étudiant la déformation des protéines et le mouvement précis des électrons à l’intérieur, les scientifiques visent à exploiter ces connaissances pour faire progresser la technologie. Crédit : Issues.fr.com
Les cellules ont besoin d’énergie pour fonctionner. Des chercheurs de l’Université de Göteborg peuvent désormais expliquer comment l’énergie est guidée dans la cellule par de petits mouvements atomiques pour atteindre sa destination dans la protéine. Imiter ces changements structurels des protéines pourrait conduire à l’avenir à des cellules solaires plus efficaces.
Les rayons du soleil sont à la base de toute l’énergie qui crée la vie sur Terre. La photosynthèse chez les plantes est un excellent exemple où l’énergie solaire est nécessaire à la croissance de la plante. Des protéines spéciales absorbent les rayons du soleil et l’énergie est transportée sous forme d’électrons à l’intérieur de la protéine, selon un processus appelé transfert de charge. Dans une nouvelle étude, les chercheurs montrent comment les protéines se déforment pour créer des voies de transport efficaces pour les charges.
Découverte de la structure des protéines
« Nous avons étudié une protéine, la photolyase, chez la mouche des fruits, dont la fonction est de réparer les dommages ADN. La réparation de l’ADN est alimentée par l’énergie solaire, qui est transportée sous forme d’électrons le long d’une chaîne de quatre tryptophanes (acides aminés). La découverte intéressante est que la structure protéique environnante a été remodelée d’une manière très spécifique pour guider les électrons le long de la chaîne », explique Sebastian Westenhoff, professeur de chimie biophysique.
La charge se déplace le long d’un chemin dans la protéine qui la guide vers le bon endroit dans la protéine. Crédit : Sebastian Westenhoff
Les chercheurs ont noté comment les changements dans la structure suivaient des timings précis en fonction du transfert de charge – des connaissances importantes qui pourraient être utilisées pour concevoir de meilleurs panneaux solaires, batteries ou autres applications nécessitant un transport d’énergie.
Aperçus pour les technologies futures
« L’évolution est le développement matériel de la nature et c’est toujours le meilleur. Ce que nous avons fait, c’est de la recherche fondamentale. Plus nous comprendrons ce qui se passe lorsque les protéines absorbent la lumière du soleil, mieux nous pourrons imiter cette conversion de l’énergie solaire en électricité », explique Sebastian Westenhoff.
Sebastian Westenhoff, professeur de chimie biophysique. Crédit : Sebastian Westenhoff
L’étude, publiée dans Chimie naturelle, constitue une avancée majeure dans la recherche sur le transfert de charge dans les protéines. L’étude du processus chez la mouche des fruits, à l’aide de la technique de cristallographie femtoseconde en série (SFX), peut donner aux chercheurs un aperçu de l’interaction dynamique de la protéine lorsque les électrons se déplacent.
«Cela va ouvrir de nouveaux chapitres dans notre compréhension des mystères de la vie au niveau moléculaire», conclut Sebastian Westenhoff.
