Расшифровка механизма фотосинтеза на атомном уровне

Исследователи из John Innes Centre с помощью метода криогенной электронной микроскопии (cryo-EM) изучили, как создаются белки, обеспечивающие фотосинтез. Работа, опубликованная в журнале Cell, раскрывает структуру ключевого фермента и создаёт ресурс для дальнейших открытий.

Ключевое открытие

Учёные впервые визуализировали структуру хлоропластной РНК-полимеразы — фермента, который считывает гены в хлоропластах для производства белков фотосинтеза. Эта полимераза оказалась необычайно сложной: она состоит из 21 субъединицы, закодированных в ядерном и хлоропластном геномах, и превосходит по размеру как бактериальные, так и человеческие аналоги.

Метод и результаты

• Используя cryo-EM, команда получила изображения фермента, выделенного из растений белой горчицы.
• Был построена атомная модель, показывающая положение более 50 000 атомов в молекулярном комплексе.
• Анализ структуры в действии позволил выявить функции компонентов:
  • Один белок направляет ДНК в активный центр фермента.
  • Другой компонент, вероятно, защищает новосинтезированную матричную РНК (mRNA) от деградации.

Значение работы

Как отметил руководитель группы доктор Майкл Вебстер, понимание этого фундаментального процесса на молекулярном уровне необходимо для создания более устойчивых сельскохозяйственных культур. Растения, лишённые любой из 21 субъединицы, не могут производить фотосинтезирующие белки и не зеленеют.

Основной результат — создание общедоступной атомной модели хлоропластной полимеразы. Это ресурс для формирования новых гипотез о работе фотосинтеза и разработки экспериментов, особенно в контексте адаптации растений к стрессовым условиям, таким как жара, засуха и засоление.