Открыт механизм «хамелеонной» адаптации у ключевого фитопланктона
Международная группа биологов под руководством Дэвида М. Кехо из Университета Индианы определила фермент и молекулярный механизм, контролирующие процесс хроматической акклимации у цианобактерий Synechococcus — одного из самых распространённых видов океанического фитопланктона.
Эти цианобактерии, ответственные за ~20% мирового производства кислорода, используют хроматическую акклимацию для тонкой настройки светопоглощающих свойств своих антенных комплексов под преобладающий цвет окружающего света.
Ключевое открытие:
- Идентифицирован фермент MpeZ, играющий ключевую роль в механизме.
- MpeZ позволяет двум водорастворимым белкам — фикоэритрину I и II — менять пигментацию для максимизации захвата фотонов.
- Механизм (хроматическая акклимация типа IV) обратим и контролируется соотношением синего и зелёного света в среде.
Как это работает:
- Ген, кодирующий фермент MpeZ, активируется в синем свете.
- MpeZ связывается с антенными белками, содержащими пигменты для поглощения зелёного света.
- Фермент присоединяет альтернативный хромофор, позволяющий антеннам улавливать синий свет.
- Происходит замена трёх молекул зелёного светопоглощающего хромофора на три молекулы синего.
Значение исследования:
- Для науки: Углубляет понимание того, как цианобактерии оптимизируют фотосинтез в разных условиях, что важно для оценки влияния человеческой деятельности на производство кислорода и поглощение CO2.
- Для биотехнологий: Открывает путь к созданию новой хромопротеиновой комбинации на основе фикоэритрина с новым хромофором. Эта комбинация поглощает и флуоресцирует на длине волны, недоступной коммерчески, и, по данным учёных, является более яркой и стабильной, чем существующие аналоги. Университет Индианы уже начал процесс патентования этого изобретения.
Исследование опубликовано в онлайн-версии журнала Proceedings of the National Academy of Sciences.