Prestigieuze ERC Advanced Grant voor hoogleraar Biofysica Rienk van Grondelle

Prestigious ERC Advanced Grant to Professor of Biophysics Rienk van Grondelle

10/28/2010 | 3:09 PM

The grant of almost 3 million euros will fund his research into the role chlorophyll-binding proteins play in determining the success of photosynthesis.

What role do chlorophyll-binding proteins play in determining the success of photosynthesis? This is what Rienk van Grondelle, a biophysicist at VU University Amsterdam, intends to discover over the next few years. His work will be funded by a European Research Council (ERC) grant of almost 3 million euros. Supported by the ERC Advanced Grant, which is presented to exceptional individual researchers to pursue cutting-edge research, the knowledge generated by this study will make a valuable contribution to the application and implementation of photosynthesis in food and/or fuel production.

Photosynthesis
Photosynthesis is the process that plants, algae and photosynthetic bacteria use to convert solar radiation into energy-rich chemical compounds. Such compounds store an average 120 x 1012 J of energy per second worldwide, compared to the 15 x 1012 J per second that we humans use. The biological machine driving photosynthesis comprises an intricate constellation of pigment-protein complexes that includes chlorophyll and carotene.

Ultrafast events
The success of photosynthesis depends on two ultrafast events (on the order of 10-12 seconds, or 1 picosecond). The first is the transfer of the absorbed energy between pigments until the energy packet encounters a ‘reaction centre’ – something like an organic solar cell – in which the energy is subsequently converted into the transfer of electrical charge across the photosynthetic membrane. This process, which can be likened to recharging a molecular battery by means of light, is completed within just a few dozen of picoseconds, and manages to capture almost all the energy contained in the absorbed light particles.

Research questions
The key question that Van Grondelle’s research aims to answer concerns the role that proteins play in determining photosynthetic success. Are proteins no more than the passive spatial environment in which pigments are organized or, instead, do proteins play an ‘intelligent’, active role? Broadly speaking, proteins are environments of energetic chaos. Might nature utilize some special facet of that chaos to optimize the process of photosynthesis or attune it to specific circumstances?

Laser research
The study will be conducted using ultrafast and other spectroscopic techniques housed at the LaserLaB Amsterdam and the CEA Saclay, where part of the project will be carried out in collaboration with Dr Bruno Robert.

Rienk van Grondelle
Van Grondelle’s research group is one of the leading research groups working in the area of photosynthesis. Van Grondelle was appointed Academy Professor in 2009 and earlier this year received the 2010 Physics Prize.

 

Prestigieuze ERC Advanced Grant voor hoogleraar Biofysica Rienk van Grondelle

Met de subsidie van bijna 3 miljoen euro gaat hij onderzoek doen naar de rol van chlorofyl bindende eiwitten in het succes van fotosynthese.

Welke rol spelen de chlorofyl bindende eiwitten in het succes van fotosynthese? Deze vraag gaat Rienk van Grondelle, biofysicus aan de Vrije Universiteit Amsterdam, de komende jaren beantwoorden. Hij krijgt hiervoor een subsidie van bijna 3 miljoen euro van de European Research Council (ERC). Deze ERC Advanced Grant wordt toegekend aan excellente individuele onderzoekers voor grensverleggend onderzoek. De kennis die voortkomt uit het onderzoek is van grote waarde voor het toepassen en optimaliseren van fotosynthese bij voedsel- en/of brandstofproductie.

Fotosynthese
Fotosynthese is het proces dat planten, algen en fotosynthetische bacteriën gebruiken om de energie van de zon vast te leggen in energierijke chemische verbindingen. In deze verbindingen wordt per seconde wereldwijd ongeveer 120 x 1012 aan energie opgeslagen, te vergelijken met de 15 x 1012 J die wij als mensheid per seconde gebruiken. Het biologische apparaat dat fotosynthese uitvoert bestaat uit een complexe verzameling van pigment-eiwit complexen, waaronder chlorofyl en caroteen.

Ultrasnelle verschijnselen
Twee ultrasnelle verschijnselen (van de orde van 10-12 sec= 1 picoseconde) vormen de basis van het succes van fotosynthese. Ten eerste de overdracht van de geabsorbeerde energie tussen de pigmenten tot het energiepakketje een zogenaamd reactiecentrum bereikt, een soort biologische zonnecel, waar vervolgens de energie wordt omgezet in een verplaatsing van lading over het fotosynthetische membraan. Denk hierbij aan het opladen van een moleculaire batterij door licht. Het geheel vindt in enkele tientallen picoseconden plaats en de energie van vrijwel alle geabsorbeerde lichtdeeltjes wordt op deze manier vastgelegd.

Onderzoeksvragen
De belangrijke vraag die Van Grondelle in zijn onderzoek zal beantwoorden betreft de rol van het eiwit in het succes van fotosynthese. Vormt het eiwit slechts een passieve omgevingaarin de pigmenten ruimtelijk zijn georganiseerd of speelt het eiwit een 'intelligente', actieve rol? In het algemeen vormt het eiwit een energetisch wanordelijke omgeving. Is door de natuur een speciaal deel van deze wanorde gebruikt om het proces van fotosynthese te optimaliseren of aan te passen aan bepaalde omstandigheden?

Laseronderzoek
Het onderzoek zal worden uitgevoerd met behulp van ultrasnelle en andere spectroscopische technieken zoals aanwezig in het LaserLaB Amsterdam en in CEA-Saclay, waar in samenwerking met Dr. Bruno Robert, een deel van het project zal worden uitgevoerd.

Rienk van Grondelle
De onderzoeksgroep van Van Grondelle behoort tot de meest vooraanstaande onderzoeksgroepen op het gebied van fotosynthese. In 2009 werd Van Grondelle benoemd tot Akademiehoogleraar, eerder dit jaar ontving hij de Physicaprijs 2010