Открыт фотосенсор для фотосинтеза под жёлто-зелёным светом у цианобактерий
Совместная исследовательская группа из Технологического университета Тоёхаси, Токийского университета и Национального института физиологических наук обнаружила новый фотосенсор, который регулирует работу антенного белка, улавливающего жёлто-зелёный свет, у цианобактерий.
Контекст и проблема
Цианобактерии — прокариоты, осуществляющие оксигенный фотосинтез. Для улавливания света они используют три основных типа антенных белков:
- Фикоцианин (PC) — поглощает красный свет.
- Фикоэритрин (PE) — поглощает зелёный свет.
- Фикоэритроцианин (PEC) — поглощает жёлто-зелёный свет.
Ранее было известно, что количество PC и PE регулируется фотосенсором класса фитохромов, однако регуляция PEC оставалась неисследованной.
Ключевое открытие
Исследователи обнаружили новый фотосенсор, регулирующий количество PEC. Анализ геномной базы данных выявил несколько штаммов цианобактерий, содержащих гены как PEC, так и этого фотосенсора. Эксперименты с культивированием одного из штаммов подтвердили, что количество PEC зависит от цвета света.
Эволюционный анализ
Анализ около 450 геномов цианобактерий показал, что этот фотосенсор, регулирующий PEC, возник единожды более 2,1 миллиарда лет назад. Его эволюция происходила посредством горизонтального переноса генов между штаммами цианобактерий.
Фотосенсор преимущественно распространён среди нитчатых и многоклеточных штаммов, но не среди одноклеточных. Это может указывать на стратегию использования разного цвета света для фотосинтеза разными клетками и совместного использования ограниченной световой энергии.
Практическое значение
- PC и PE уже используются в качестве натуральных пищевых красителей. Результаты исследования могут быть применены для массового производства PEC и разработки новых пищевых продуктов.
- Открытие может быть использовано для улучшения преобразования световой энергии в фотосинтезе.
- Метод может найти применение в исследованиях по регуляции генетических функций с помощью светового облучения.