נחשף כיצד חיידקים מגנים על מנגנון הפוטוסינתזה
פרופ' נועם אדיר מהטכניון הסביר כי המנגנון בולם יותר מ-90% מקרינת השמש. "ברגע שהקרינה נחלשת חוזר החלבון למצבו הרגיל וזרימת האנרגיה מתחדשת", הוא הסביר
פוטוסינתזה, המוכרת לנו מעולם הצומח, חיונית לכל עולם החי - לא רק לאורגניזמים המבצעים פוטוסינתזה בעצמם. זאת משום שגם בעלי חיים שאינם מבצעים פוטוסינתזה צורכים את תוצר הפוטוסינתזה העיקרי - גלוקוז - באמצעות אכילתם של צמחים או בעלי חיים קטנים יותר. בשל חשיבותו של תהליך זה פיתחו האורגניזמים הפוטוסינתטיים מנגנונים המגנים עליהם מחשיפת-יתר לאור השמש. כפי שהפִילְם במצלמות הקדם-דיגיטליות עשוי להישרף מחשיפה שכזו, גם מערכות הפוטוסינתזה הטבעיות עלולות להשתבש כתוצאה מקרינת-יתר ולהוביל למותו של האורגניזם.
אחד ממנגנוני ההגנה האמורים נחשף כעת במחקר שנערך על ידי פרופ' נעם אדיר והדוקטורנט דביר הריס מהפקולטה לכימיה ע"ש שוליך בטכניון, בשיתוף פעולה עם ד"ר דיאנה קירילובסקי ומעבדתה ממוסד I2BC-CEA שבצרפת. המאמר פורסם בכתב העת המדעי PNAS.
מנגנון ההגנה פוענח בציאנובקטריה ("אצות כחוליות"). השחקן הראשי במנגנון זה הוא OCP - חלבון המשנה את מבנהו ואת צבעו בתגובה לאור חזק. שינוי זה גורם לבלימת שטף האנרגיה המגיע למרכז הריאקציה הפוטוסינתטית, וזאת על ידי תגובה בין הצורון הפעיל של ה-OCP לבין הפיקובילזום (PBS) - הקומפלקס החלבוני אשר מתפקד כאנטנה לקליטת האור בציאנובקטריה על-ידי קליטת טווח רחב יותר של אנרגיית השמש ובכך מאפשר יעילות פוטוסינתטית גבוהה יותר. ניתוח האינטראקציות בין ה-OCP לפיקובילזום נעשה באמצעות ספקטרומטריית מסה ועל סמך מספר גדול מאוד של קשרי גומלין.
החוקרים הישראלים הסבירו כי אחד האתגרים הגדולים בהבנת אופי פעולתו של ה-OCP נעוץ במורכבות האינטרקציה עם קומפלקס ה-PBS. הקומפלקס הענקי בנוי ממגוון רחב של חלבונים המגיעים מאותה משפחה, ולכן הם מחזיקים גם במבנים דומים וגם בתכונות דומות. יתרה מכך – כאשר חלבונים אלו מתארגנים ליצירת הקומפלקס, הם עושים זאת בסימטריה גבוהה במיוחד, דבר המקשה על היכולת למקם את ה-OCP ביחס ל-PBS.
בנוסף, מסבירים החוקרים הישראלים, גם הדרך שבה חלבון ה-OCP מגיב לאור חזק הייתה תעלומה אשר נפתרה לאחרונה על-ידי מעבדתה של ד"ר קירילובסקי ואחרים במחקר שפורסם בכתב העת המדעי Science. בעת הקרנה בתנאים קיצוניים, המולקולה אשר בולעת את האור בחלבון ה-OCP גורמת להיפרדות כמעט מלאה של שני חלקי ה-OCP.
היפרדות זו מובילה לתזוזה משמעותית של המולקולה אל תוך חלל ייעודי באחד מחלקי החלבון. רק לאחר תזוזה זו מתאפשרת מעורבות ישירה של ה-OCP במנגנון ההגנה של הפוטוסינתזה.
"במחקר זה גילינו כיצד ה-OCP גורם לבלימת האנרגיה," מסביר פרופ' אדיר. "למעשה, החלבון מתפקד כמתג ביולוגי. בתגובה לאור חזק הוא משתנה, חודר אל אזור מסוים בתוך ה-PBS, ובולם את מעבר האנרגיה. במצב זה, רוב אנרגיית השמש הנבלעת הופכת בַּדרך לחום מבלי לעבור הלאה מהאנטנה אל עבר מרכזי הריאקציה הפוטוסינתטיים. על פי ניסויים שנערכו בעבר, מנגנון הגנה זה בולם יותר מ-90% מקרינת השמש. ברגע שהקרינה נחלשת חוזר החלבון למצבו הרגיל וזרימת האנרגיה מתחדשת".
לפנייה לכתב/ת 
