Новое понимание баланса источник/сток у цианобактерий

Исследование из Мичиганского университета (PRL) дает новое представление о балансе источник/сток у цианобактерий и прокладывает путь для дальнейшего прогресса в использовании фотосинтезирующих микробов.

В фотосинтезе баланс источник/сток описывает, как организм уравнивает поглощаемый свет (источник) со своей способностью использовать эту энергию (сток). Этот баланс хорошо изучен у растений, но исследования у фотосинтезирующих микробов развиты слабо.

"Мы начали это исследование с большого вопроса: как фотосинтезирующие микробы балансируют источник/сток?" — сказал Амит К. Сингх, ведущий автор исследования. "Как инженерам-метаболистам, нам особенно важно знать регуляторные процессы, участвующие в механизмах балансировки. Например, когда мы внедряем пути для производства биотоплива или других биопродуктов, эти новые энергетические потребности могут вывести баланс источник/сток из равновесия. Следовательно, результаты этого исследования помогут нам точно настроить клеточный метаболизм для улучшения производства биоосновных материалов."

Используя генетически модифицированную цианобактерию, разработанную в лаборатории, исследователи протестировали влияние притока и оттока сахарозы на физиологию и биохимию цианобактерии.

"Одна вещь, которая нас особенно удивила, — это степень, в которой активность рубиско была доминирующим компонентом, измененным из-за вызванных нами изменений в доступности сахара", — сказал Дэнни Дукат, соавтор исследования. "Вместо более системного изменения уровней экспрессии многих белков, рубиско, по-видимому, является ключевым элементом в этом ответе."

С улучшенным пониманием того, как цианобактерии регулируют фотосинтез, эти организмы можно генетически модифицировать, чтобы сделать их более эффективными. Это важно для использования цианобактерий в качестве основы для создания экологически чистых биоматериалов.

"Более глубокое понимание механизмов, регулирующих баланс источник/сток у цианобактерий, вероятно, будет иметь биотехнологические последствия, учитывая потенциал цианобактерий как 'углеродно-нейтральной' производственной платформы для борьбы с антропогенным изменением климата", — сказал Амит.

В будущих исследованиях предстоит еще многое узнать о балансе источник/сток у цианобактерий.

"Любопытно, что мы находим сходные выходные параметры, регулируемые сигнализацией источник/сток у цианобактерий и растений, хотя центральные гены, необходимые у растений, не обнаружены у цианобактерий", — отметил Дукат. "Это поднимает возможность того, что эти пути функционально сохранены, несмотря на отсутствие эволюционной сохранности ключевых игроков."