Ein internationales Forschungsteam, darunter das Mülheimer Max-Planck-Institut für Chemische Energiekonversion (MPI CEC) und die Australian National University (ANU), hat neue Ergebnisse zum Ablauf der Wasserspaltung in der natürlichen Photosynthese publiziert, ein Prozess von fundamentaler Bedeutung für das Leben auf der Erde. Die erzielten Ergebnisse sind auch wichtig für die Entwicklung von CO2-freien solaren Brennstoffen.

Die Untersuchungen, unter der Leitung von Dr. Nick Cox, ehemaliger Gruppenleiter in der Abteilung von Prof. Wolfgang Lubitz am MPI CEC, konzentrierten sich auf ein photosynthetisches Enzym, das für die biologische Wasserspaltung verantwortlich ist. Die Reaktion läuft im sogenannten Photosystem II ab und zwar an einem Metallcluster, der aus vier Mangan- und einem Kalzium-Metall-Ion besteht. Dieser Komplex bindet an benachbarten Zentren zwei Wassermoleküle, welche nach Oxidation und Protonenabgabe ein Sauerstoffmolekül bilden und freisetzen. Die Studie zeigt, wie dieser Komplex aktiviert wird und die kontrollierte Aufnahme von Wasser aus der Umgebung des Proteins abläuft.

Die Ergebnisse wurden erzielt durch eine Zusammenarbeit von Wissenschaftlern aus dem MPI CEC, darunter auch Prof. Serena DeBeer, und dem MPI für Kohlenforschung in Mülheim/Ruhr, der Ruhr-Universität Bochum, der Universität in Uppsala (Schweden) und der Australischen Nationalen Universität (ANU) in Canberra. Die Arbeit ist kürzlich erschienen in Proceeding of the National Academy of Sciences of the United States of America.

Detaillierte Ergebnisse können Sie der Pressemitteilung entnehmen oder im Paper in PNAS nachlesen:

Chrysina, M., Heyno, E., Kutin, Y., Reus, M., Nilsson, H., Nowaczyk, M. M., DeBeer, S., Neese, F., Messinger, J., Lubitz, W., Cox, N. (2019). Five-coordinate MnIV intermediate in the activation of nature’s water splitting cofactor. Proceedings of the National Academy of Sciences Aug 2019, 201817526; DOI: 10.1073/pnas.1817526116