Обнаружен двойной фоторецептор у океанического зеленого пикопланктона
Команда под руководством ученых из RIKEN обнаружила единый фоторецептор, способный воспринимать оранжевый, дальний красный и синий свет. Это открытие даст новое понимание эволюционной истории растительных фоторецепторов.
Фоторецепторы играют ключевую роль во многих аспектах биологии растений. В океанах, где синий свет проникает глубже красного, у большинства морских водорослей и хлорофитов преобладают сине-чувствительные фоторецепторы — криптохромы, а не фитохромы, реагирующие в основном на красный и дальний красный свет.
Команда под руководством Минами Мацуи из RIKEN Center for Sustainable Resource Science (CSRS) обнаружила у зеленого пикопланктона единый фоторецептор, реагирующий на свет в обоих диапазонах.
Исследуя влияние Великого восточно-японского землетрясения 2011 года на океаническую жизнь, ученые наткнулись на химерный ген. Он кодирует слияние двух доменов — криптохрома и фитохрома. «Сначала мы подумали, что это артефакт в данных, но он оказался реальным», — поясняет Мацуи.
Исследователи назвали фоторецептор dualchrome1 за его способность воспринимать как оранжевый/дальний красный, так и синий свет. Они обнаружили, что dualchrome1 присутствует у широко распространенного зеленого пикопланктона Pycnococcus и его родственников. Pycnococcus принадлежит к большой группе в основном морских зеленых водорослей, которые считаются последним общим предком всех зеленых растений.
У модельного наземного растения Arabidopsis фитохромы и криптохромы кодируются разными генами, но взаимодействуют при определенных условиях. По пока неясным причинам Pycnococcus сохранил dualchrome1 в виде химерного белка вместо двух отдельных фоторецепторов.
Польза dualchrome1 для Pycnococcus не до конца ясна. Мацуи предполагает несколько возможностей: «В океане световые условия меняются с глубиной, в течение суток и сезонов. Соответственно, dualchrome1 может определять глубину, время и/или сезон». Команда планирует создать нокаутные штаммы, чтобы лучше понять функцию дуалхромов и их вклад в экологический успех этих крошечных организмов. «Это важно, потому что зеленый пикопланктон связывает атмосферный CO2, помогая смягчать глобальное потепление», — добавляет Мацуи.
«Способность DUC1 воспринимать оранжевый, дальний красный и синий свет может помочь нам понять, как три длины волны света преобразуются в сигналы у этой микроводоросли для реакции на изменения среды», — говорит Юко Макита из CSRS, первый автор исследования.