Эволюция бактериального фермента у зелёных водорослей
Исследователи из Рурского университета в Бохуме совместно с коллегами из Института Макса Планка в Мюльхайме-на-Руре идентифицировали новый фрагмент в эволюционной головоломке зелёных водорослей. Они проанализировали продуцирующий водород фермент филогенетически древней водоросли. Его свойства радикально отличались от свойств аналогичных ферментов у более молодых водорослей. Команда под руководством Веры Энгельбрехт и профессора Томаса Хэппе из исследовательской группы «Фотобиотехнология» в Бохуме описывает свои результаты в журнале Biochimica et Biophysica Acta.
Связь с фотосинтезом
Водород-продуцирующие ферменты, так называемые гидрогеназы, изначально встречались у многочисленных бактерий. Зелёные водоросли также содержат такие ферменты, используя их для светозависимого образования водорода. «Происхождение этого фермента у водорослей долгое время оставалось загадкой», — говорит Вера Энгельбрехт. «Мы проанализировали недостававшее ранее звено в эволюционной истории гидрогеназ».
Водоросли, эволюционно относительно молодые, содержат специализированные гидрогеназы, которые значительно отличаются от исходных вариантов у бактерий. Они меньше и имеют специфическую поверхность для связывания с фотосинтетическим аппаратом клетки. Для этого они связываются с ферредоксином — молекулой, опосредующей перенос электронов. Таким образом, они способны производить водород, используя световую энергию.
Отличие от молодых водорослей
Филогенетически древняя водоросль Chlorella variabilis также обладает способностью к светозависимому образованию водорода. Исследователи из Бохума и Мюльхайма выделили и охарактеризовали гидрогеназу Chlorella. В отличие от молодых водорослей, она имеет много общих черт с исходным бактериальным ферментом и не способна связываться с переносчиком электронов ферредоксином.
«Результаты нас удивили», — объясняет Томас Хэппе. «Chlorella, по-видимому, всё ещё имеет исходный метаболический путь, который полностью изменился у филогенетически более молодых водорослей». Вопрос о том, почему более поздние водоросли развили специализированную гидрогеназу для связывания с фотосинтезом через ферредоксин, остаётся открытым. «В настоящее время мы пытаемся определить точное метаболическое окружение гидрогеназы хлореллы и обнаружить в этом организме ещё неизвестные фотосинтетические белковые комплексы», — говорит Хэппе.