Robert Huber

Szegedre irányítja a figyelmet, hogy a fotoszintetikus reakciócentrum térszerkezetének leírója, Robert Huber is ellátogat a Szent-Györgyi-konferenciára – mondja Garab Győző, az SZBK biofizikusa. Fotó: Schmidt Andrea

Nagy áttörést hozott a tudományban a fotoszintetikus reakció-centrum komplex háromdimenziós szerkezetének a leírása, amelyet teljes részletességgel és közel atomi dimenziós felbontásban sikerült meghatározni – értékeli az 1988. évi kémiai Nobel-díj súlyát Garab Győző biofizikus. A Szegedi Biológiai Kutatóközpont Fotoszintetikus Membrán Csoportját vezető tudományos tanácsadótól megtudjuk: a membránba ágyazott fehérjék térszerkezetének meghatározásáról egészen 1984-ig azt tartották a kutatók, hogy „lehetetlen küldetés”. Ez pedig az élet szempontjából alapvető fontosságú anyagok, a membránba ágyazott fehérjék, működésének megértése előtt komoly akadályt jelentett. Addig ugyanis, amíg nem ismerjük ezek szerkezetét, működésüket sem érthetjük meg igazán. Ám 3 német kutatónak 3 év alatt sikerült: a fotoszintetikus reakciócentrum komplexet 1981-ben sikerült a membránból kivonnia, majd kikristályosítania a biokémikus Harmut Michelnek. A Max Planck Intézet martiensriedi Biokémiai Intézete munkatársaként az ugyanott szerkezetbiológusként dolgozó Robert Huber és tanítványa, Johann Deisenhofer pedig – fizikai módszerekkel – meghatározta ezeknek a membránba ágyazott fehérjének a szerkezetét.

– Viharos gyorsasággal fejlődött a fotoszintézis megismerését célzó kutatómunka is, miután Huberék leírták a membránba ágyazott fehérjeegyüttes térszerkezetét. Mára – az egymástól nanométeres távolságban sorakozó molekulák és makromolekulák térszerkezetének ismeretében – tudjuk, hogy például: a Napból érkező fényenergia hol nyelődik el, hogyan jut el egyik pontról a másikra a membrán – kiterjedt mikroszkópikus méretű, de molekuláris szinten – rendszerében, vagyis: fotoszintézissel hogyan alakul át a fényenergia kémiai energiává. E molekuláris folyamat leírásához részletesen fel kell tárni a membránba ágyazott fehérjék térszerkezetét és működését – magyarázza a szegedi kutató.

– A Föld, a bioszféra életében alapvető jelentőségű a 3 német kutató eredménye. Ez a reakciócentrum a kulcs a földi élet fenntarthatósága megértéséhez. Mert minden földi élet energetikai alapja a fotoszintézis: a földi élet a napfényenergiából él 3,5 milliárd éve. A növényeket közvetlenül, az embereket közvetetten a fotoszintézis látja el energiával – érzékelteti a folyamat fontosságát a szegedi kutató. – Az oxigénben dús atmoszféra is a fotoszintézis eredménye. Hasonlóképpen az összes fosszilis fűtőanyag: szén, kőolaj, földgáz. De a szén-dioxid megkötésében is a fotoszintézis játszik döntő szerepet – fékentartva a globális felmelegedést. És bár a napfényenergia felhasználására több műszaki megoldást is kidolgozott az ember, de a természetben fellelhető alapmódszer, a fotoszintézis megértése döntő fontosságú lehet az emberiség jövője szempontjából – mutat Garab Győző két egymás melletti fotót: az egyiken a fotoszintetikus reakciócentrum Huber-féle modellje – a másikon a Földgolyó.

– Amikor fény éri a membránba ágyazott pigment molekulákat, azok – fotofizikai mechanizmusokkal – a gerjesztési energiájukat areakciócentrumokba juttatják, ahol néhány pikoszekundumon belül töltésszétválasztás következik be. Egy elektron lelökődik a reakciócentrum-komplexről, és átmegy a 4 nanométérnyi vékonyságú membrán túloldalára – folytatja a magyarázatot a fotoszintézis-kutató. – Itt kezdődnek a fotokémiai folyamatok: a reakciócentrumban történik a fényenergia kémiai energiává alakításának döntő lépése, elektromos tér keletkezik, és pozitív-negatív pár, vagyis elektromosan töltött molekulák keletkeznek, amit redox folyamatok követnek. Ez azt jelenti, hogy az egymás melletti molekulák közötti kölcsönhatásban az egyik molekula „észreveszi”, hogy a szomszédja elvesztett egy elektront, ennek ad a szomszédja és így tovább. Végül az „elvesztett elektront” a víztől veszi el a protont – ebben játszik szerepet a vízbontó enzim, ami a légkör oxigénjét adja. Ám ennek az utolsó szereplőnek a kellően pontos szerkezetét és működését még nem sikerült meghatározni – teszi hozzá Garab Győző. – E felfedezés bizonyos, hogy Nobel-díjas lenne!

BÁTORSÁG KELL A KUTATÁSHOZ

- Bátorság is kell a kutatáshoz – összegez Garab Győző, aki 1993-ban a budapesti biofizikai világkongresszuson személyesen is találkozott az akkor már Nobel-díjas Huberrel. A díszvendégben közvetlen embert, bátor kutatót ismert meg. Huber és társai bátorságát azzal is érzékelteti a szegedi kolléga, hogy annak ellenére fogtak hozzá a membránba ágyazott fehérje szerkezetének meghatározásához, hogy az ugyancsak ezen a témán dolgozó, már akkor is nagy tekintélyű, később Wolff díjjal jutalmazott George Feher az USA-ban sem kapott anyagi támogatást a munkájához, mert annyira megvalósíthatatlan ötletnek tartották. A 3 német kutató azért is feltűnést keltett, mert az 1984-ben publikált eredményükért szokatlanul rövid időn belül, 4 év múlva nyerték el a legrangosabb tudományos elismerést – jelezve, ahogy sok tudós ma is tartja: 1984. valamiféle új időszámítás kezdete volt.

FÉNYBŐL BIOMASSZA. – Óránként annyi biomassza keletkezik a Földön mint 2 gázai piramis – érzékelteti a fotoszintézis, a molekuláris folyamat nagyságrendjét Garab Győző. Vagyis a Napból származó energiából 60 percenként 2 piramisnyi anyag termelődik bolygónkon.

Újszászi Ilona

Az összellítás megjelent a Délmagyarországban, Délvilágban

További Nobel-díjasok:

Szent-Györgyi Albert

Andrew V. Schally

Bert Sakmann

Eric Wieschaus

Peter C. Doherty

John E. Walker

Tim Hunt

Aaron Ciechanover

Ada E. Yonath