La fotosíntesis es un proceso natural extraordinario que transforma la energía solar en energía química, generando oxígeno molecular. Este fenómeno no solo sustenta la vida en el planeta, sino que también ofrece un modelo valioso para el desarrollo de sistemas de fotosíntesis artificial. En este contexto, un equipo de investigadores de la Universidad de Okayama, Japón, ha dado un paso significativo al desvelar la estructura de alta resolución del fotosistema II (PSII) en la alga marina Chrysotila roscoffensis.
El estudio, publicado el 5 de mayo de 2025 en Nature Communications, se centra en los complejos fotosintéticos de esta especie de haptófito, un grupo de algas que se destaca por su capacidad de fijar carbono y producir placas de carbonato de calcio en la superficie del océano. A pesar de su relevancia ecológica, los detalles moleculares de la fotosíntesis en estas algas han sido escasamente investigados.
Estructura y Función del Fotosistema II
La fotosíntesis implica principalmente dos complejos proteicos: el fotosistema I (PSI) y el fotosistema II (PSII). El PSII inicia el proceso utilizando la luz para dividir el agua en oxígeno, protones y electrones, mientras que el PSI utiliza estos electrones para la síntesis de azúcares. El PSII se encuentra en la membrana de los tilacoides de los cloroplastos y está compuesto por proteínas de antena que capturan la luz, así como por un núcleo de reacción que incluye clorofilas especiales y un complejo de división del agua.
Utilizando técnicas avanzadas de imagen, los investigadores llevaron a cabo un análisis de alta resolución mediante criomicroscopía electrónica (cryo-EM) con una resolución impresionante de 2.2 Å, mapeando el supercomplejo PSII-fucoxantina que se encuentra en esta especie de haptófito. Según el Dr. Romain La Rocca, líder del estudio, este análisis presenta por primera vez un modelo estructural del complejo PSII-FCPII en haptófitos. La configuración de las proteínas de antena en esta alga es distinta, lo que sugiere una adaptación a su entorno marino.
Los investigadores descubrieron que las unidades de FCPII son responsables de captar luz y transferir energía al núcleo del fotosistema. Un hallazgo notable fue la identificación de una proteína de antena, FCPII-2, que actúa como un nodo central en este proceso, captando energía de las antenas circundantes y dirigiéndola al subunido del núcleo PSII, CP47. Esta proteína es rica en pigmentos de fucoxantina, capaces de absorber luz y disipar el exceso de energía, protegiendo así a la célula del daño causado por la luz intensa.
La identificación y secuenciación de Psb36, una subunidad del PSII previamente no caracterizada, también se destacó en el estudio. Aunque se había observado en investigaciones anteriores sobre diatomeas y algas rojas, su secuencia no había sido determinada hasta ahora. Este avance proporciona detalles significativos para profundizar en el conocimiento de los sistemas fotosintéticos y se espera que contribuya al desarrollo de sistemas de fotosíntesis artificial.
Comprender la estructura de estos sistemas fotosintéticos es un paso crucial hacia la imitación de estos procesos naturales para la recolección de energía solar. Los haptófitos son extremadamente eficaces en la captura de luz, lo que resalta la importancia de investigaciones como esta para avanzar en la búsqueda de fuentes de energía sostenibles y en la lucha contra el cambio climático.
Más información: Romain La Rocca et al, Structure of a photosystem II-FCPII supercomplex from a haptophyte reveals a distinct antenna organization, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-59512-9
