Funktionelle Synthese des Lichtsammelkomplexes II in Polymermembran‐Architekturen

Eines der wirkungsvollsten Konzepte der Natur ist die Aufnahme und Umwandlung von Sonnenenergie durch den Lichtsammelkomplex II (LHCII). Dieser Protein‐Pigment‐Komplex mit seinen zugehörigen Pigmenten ist der Hauptsonnenenergiekollektor in Pflanzen. Unser Ziel ist es, ein stabiles, reproduzierbares und ressourcenschonendes LHCII‐Pigment‐Material außerhalb der pflanzlichen Zelle zu generieren, das genauso bereit und in der Lage zur Aufnahme von Sonnenenergie ist. Wir verwendeten dafür ein konventionelles, zellfreies Proteinsynthesesystem aus Weizenkeimen und beobachteten eine cotranslationale Insertion von LHCII‐Proteinen in die Polymermembranen, die als Polymersomen der Synthesemischung zugegeben worden waren. Eine einheitliche Insertionsrichtung der Proteine in den Polymermembranen konnten wir durch einen Protease‐Assay nachweisen. Die Gegenwart des LHCII bewirkte einen Anstieg der Chlorophyllkonzentration in den Polymermembranen, und die Oberflächenplasmonen‐verstärkte Fluoreszenzspektroskopie (SPFS) ermöglichte die Messung des Energietransfers von Chl b nach Chl a, was als Indikator für die native Faltung des LHC‐Proteins gilt. Lichtsammelkomplexe höherer Pflanzen treffen auf Polymersomen: Der ubiquitäre und sehr gut untersuchte Lichtsammelkomplex wurde mithilfe zellfreier Proteinsynthese in eine Polymermembran integriert. Damit können in Zukunft die Probleme, die mit der zellbasierten Proteinexpression und der Detergenz‐basierten Aufreinigung verbunden sind, umgangen werden.