Revealing the light-harvesting properties of Photosystem I

Fotosynthese is het proces dat planten gebruiken om koolstofdioxide met behulp van lichtenergie om te zetten in koolhydraten. Oxigene fotosynthese - een vorm van fotosynthese waarbij zuurstof vrijkomt - wordt aangedreven door twee eiwit-pigment supercomplexen, fotosysteem I en fotosysteem II. Deze supercomplexen absorberen licht en transporteren de excitatie-energie naar een bepaald groepje pigmenten waar ladingscheiding plaats vindt. Emilie Wientjes onderzocht de licht-oogstende eigenschappen van fotosysteem I. Dit fotosysteem, uit hogere planten, bestaat uit een kerncomplex en vier licht-oogstende eiwitten, Lhca1 tot Lhca4. Het was al bekend dat Lhca1 en Lhca4 een hetero-dimeer vormen. Wientjes bewees dat dit ook het geval is voor Lhca2 en Lhca3. Bovendien bleek uit het onderzoek dat Lhca2/3 in het ver-rode gebied sterk absorbeert. Lang werd gedacht dat alleen Lhca1/4 deze eigenschap heeft. Wientjes bracht de routes en de snelheid van de excitatie-energieoverdracht in Lhca1/4, Lhca2/3 en in het complete fotosysteem in kaart. Uit de metingen blijkt dat de efficiëntie van fotosysteem I 97% is. Wientjes laat zien dat een licht-oogstend complex door een spontane verandering in de structuur heel andere eigenschappen kan krijgen. Het blijkt dus dat de flexibiliteit van het eiwit belangrijk is om het gedrag van het licht-oogstende complex te verklaren. Door kleine veranderingen in het Lhca4 eiwit te maken, slaagde ze erin om de licht-oogstende eigenschappen van het complex aan te passen. Deze informatie kan gebruikt worden om planten te maken die beter geschikt zijn in het oogsten van het licht waarin ze groeien, bijvoorbeeld het licht uit hogedruk natrium lampen dat gebruikt wordt in kassen.