Исследование баланса «источник-сток» у фотосинтезирующих цианобактерий

Цианобактерии — это микроскопические зелёные бактерии, способные к фотосинтезу, подобно растениям, но в гораздо более компактной клетке.

В недавней публикации в журнале Metabolic Engineering исследователи изучили, как цианобактерии балансируют клеточную энергию между «источником» и «стоком». Это может иметь практическое применение в биопроизводстве.

Источник и сток — это регуляторный механизм, который балансирует световую энергию, полученную при фотосинтезе (источник), со способностью её использовать (сток).

«Мы пытаемся определить, как цианобактерии способны сбалансировать активность источника со своей способностью использовать эту энергию в различных стоках. Мы знаем, что этот процесс происходит, но не знали, как он регулируется», — говорит первый автор статьи Мария Сантос-Мерино.

Метод исследования:

• Учёные начали с библиотеки из 44 двухкомпонентных белковых систем. Эти системы работают как обмен сообщениями: один компонент отправляет сигнал, другой получает и реагирует.
• Для каждой системы были созданы мутантные цианобактерии, лишённые одного из компонентов.
• Наблюдая, нарушается ли у мутантов коммуникация между источником и стоком, исследователи смогли определить, какие системы вовлечены в этот сигнальный путь.

Результаты:

Из 44 систем четыре кандидата были определены как потенциально участвующие в регуляции энергетического баланса. Следующим шагом будет детальная характеристика их функций на молекулярном и метаболическом уровне.

Значение работы:

«Самый интересный вывод этого исследования заключается в том, что центральная сеть, регулирующая энергетический баланс у цианобактерий, может опираться на относительно небольшое количество регуляторных белков», — отмечает руководитель исследования Дэниел Дюкат.

В долгосрочной перспективе понимание того, как «настроить» метаболический баланс цианобактерий, может позволить повысить их фотосинтетическую активность и эффективность для применения в биотехнологиях.