蓝绿藻看起来不自然,沼泽和其他表面的水域。但它可能是一个催化剂发展bioeconomy的21世纪,包括可再生能源燃料的未来。藻类,也称为蓝藻,利用光合作用将来自太阳的光能转化为化学能
增长和所需的功能。密歇根州立大学的科学家(BOB体育密歇根州立大学)学习更多关于这些丰富的生物的光合作用过程,着眼于效率。

谢丽尔Kerfeld,约翰·a·汉纳结构生物工程特聘教授和一个AgBioResearch科学家,和她的研究小组一直在研究过程的蓝藻保护自己免受太多的光。bob体育登录

“没有分子机制来处理过剩的光能,蓝藻会,从本质上讲,炒、“Kerfeld说。“他们必须有一个方法只有在没有系统过载他们所需要的能源。”

蓝藻有天线,用于捕获光能。蓝藻的蛋白质,称为橙类胡萝卜素蛋白((OCP),改变从橙色防护时红色类胡萝卜素色素与蛋白质检测光太多了。在这个激活状态,蛋白质插入蓝藻的天线,帮助机体多余的光能量以热能的形式消散。激活状态的分子结构和蛋白质的颜色改变的原因是未知的。

Kerfeld写的一篇论文发表在《科学》的作者和研究助理Ryan Leverenz细节(OCP激活的结构形式,揭示了一个意想不到的运动的类胡萝卜素。bob体育登录Kerfeld的团队——包括Leverenz位联席作者马库斯·萨特,等密歇根州立大学bob体育登录Kirilovsky实验室的研究人员,在法国和伯克利国家实验室的科学家们——第一次看到这种行为。此前,类胡萝卜素被认为是静态的蛋白质支架和固定。

“众所周知,类胡萝卜素光保护功能,但(OCP独特之处在于,类胡萝卜素也被用作开关的开启和关闭的光,“Leverenz说。“现在我们可以看到将“形式的蛋白质结构,我们可以看到在实验室里,我们学习更多关于如何结合天线的蓝藻,以及它如何帮助能源结合后消散。一旦我们完全了解这个过程在本质上是执行的,我们希望应用的原则来设计新的人工光合系统。”

bob体育登录研究人员注意到,尽管蓝藻具有这种独特的机制来驱散光能量过剩,他们并不总是在最有效的方式执行任务。利用所带来的能量损失的热量将重要的人工光合系统的开发作为一个可靠的能源来源。

“我们的群花一些时间在加州和一些在密歇根州。干旱在加州,人们非常注意滴水的水龙头和他们的总用水量,”Kerfeld说。“在密歇根,有充足的水,所以人们不太考虑。它就像蓝藻。他们太习惯于如此多的阳光,他们不必费心小心光保护过程——他们打开它,忘了关掉它。我们希望帮助蓝藻更聪明关于光和不要浪费这么多的能量以热能的形式。这是重要的修改蓝藻细菌微生物细胞工厂。”

蓝藻也被测试的可行性作为塑料、化学前体除了燃料。几乎所有的前体的化学工业目前石油,所以可持续性和环境影响问题。美国能源部已制定目标,创造25%的工业化学物质从2025年生物过程。提高光合作用的效率在蓝藻可以提高产量和解决围绕它的使用作为一个实际问题解决能源挑战。

“有巨大的潜力在使用蓝藻作为一种理解光合作用的复杂过程,“Kerfeld说。“我们必须更好地理解如何在性质和如何进行光合作用转化为realworld应用程序,从生物学的角度,物理和化学。所以我们需要继续作为多学科团队协作,推动这一研究向前发展。bob体育登录我们的团队很兴奋我们看到迄今为止,但我们知道仍有很多工作要做。”

资金项目提供的养老Kerfeld的位置,MSU-DOE植物研究实验室bob体育登录密歇根州立大学AgBiobob体育登录Research,额外的资金来自Kirilovsky实验室在法国和伯克利国家实验室。