Fotosistema 2 - Chiarimento della struttura e della funzione
Il fotosistema II (PSII) è un complesso di proteine di membrana che si trova nelle membrane dei ticaloidi di piante a fusto alto e alghe e gioca un ruolo cruciale nella fotosintesi di divisione dell'acqua. Il PSII cattura l'energia luminosa per la conversione in energia chimica, rilasciando ossigeno nell'atmosfera durante la fotosintesi, ma la sua struttura e funzione sono poco comprese. Il progetto 'Structural and functional analysis of photosystem 2 from Nicotiana tabacum' (SFAP2), finanziato dall'UE, ha sviluppato e indagato diverse tecniche per fare luce sulla struttura e funzione del PSII. Sono state utilizzate tecniche all'avanguardia come la diffrazione a raggi X, la cromatografia e l'elettroforesi su gel di policrilamide (PAGE). Per l'estrazione del PSII I membri di SFAP2 hanno scelto le foglie della pianta Nicotiana tabacum (tabacco). I processi di estrazione e purificazione sono stati standardizzati utilizzando la cromatografia ad affinità, la cromatografia a scambio ionico e infine la cromatografia di esclusione molecolare per prevenire la destabilizzazione del PSII. Il metodo PAGE è stato usato per valutare la qualità del campione e la composizione e l'attività del PSII. I membri del progetto hanno ottenuto campioni di PSII omogenei che contengono principalmente monomeri che hanno conservato l'unità secondaria S del PSII (PsbS). Il PsbS gioca un ruolo cruciale nella foto-protezione del PSII. Per la prima volta in assoluto, è stata dimostrata una connessione diretta tra PsbP e monomeri di PSII con importanti implicazioni fisiologiche. I campioni purificati di PSII sono stati sottoposti ad oltre 2 000 prove di cristallizzazione per ottimizzare la qualità dei cristalli stessi prima del processo di diffrazione a raggi X, con lo scopo di chiarire la struttura cristallina a livello atomico. È stato riscontrato che la qualità dei cristalli dipende dalla purezza dei campioni di PSII e dalle condizioni di cristallizzazione. Tuttavia, sono stati rilevati numerosi problemi con la definizione della struttura del PSII a causa dell'imprevedibilità della qualità dei cristalli di PSII. Dopo aver eseguito prove in 52 condizioni diverse, nessuno dei cristalli sottoposti ha mostrato una qualità sufficiente ad ottenere una diffrazione soddisfacente. Il lavoro è ora in corso per produrre cristalli di PSII di qualità sufficiente per analisi strutturali. I risultati di SFAP2 formano la base per la modifica genetica selettiva delle piante che possono anche essere usate per produrre sistemi energetici ecosostenibili. Le applicazioni includono inoltre lo sviluppo di piante coltivate più resistenti ed efficienti che possano crescere ai margini del deserto.
