Учёные выяснили, как глубоководные бактерии чувствуют синий свет

Свет — это повсеместный источник энергии и экологический сигнал, влияющий на образ жизни организмов в фотической зоне. Различные формы геолюминесценции или биолюминесценции существуют не только в гидротермальных зонах, но и в других глубоководных местообитаниях, таких как холодные сипы. Однако реакции глубоководных микробов на свет в значительной степени неизвестны, хотя предполагается, что синий свет распространён в глубоком океане.

Недавно исследовательская группа под руководством профессора Суна Чаомина из Института океанологии Китайской академии наук раскрыла механизм восприятия синего света не фотосинтезирующими бактериями, выделенными из глубоководного холодного сипа.

Исследование было опубликовано в mSystems 1 февраля.

На основе образцов осадков, собранных судном «Кэсюэ» в холодном сипе Южно-Китайского моря, исследователи выделили новый вид бактерий Spongiibacter nanhainus CSC3.9 с помощью подхода индукции синим светом.

По сравнению с другими длинами волн, облучение синим светом (470 нм) могло значительно стимулировать рост штамма CSC3.9. Однако у штамма CSC3.9 не было генов, кодирующих синтез хлорофилла или родопсина, что указывает на то, что он не является фотосинтезирующим.

Результаты протеомного анализа показали, что BLUF (blue light using flavin-adenine dinucleotide) — типичный фоторецептор синего света — играет важную роль в процессе восприятия синего света.

Исследователи нокаутировали ген, кодирующий BLUF, и обнаружили, что способность BLUF чувствовать синий свет была значительно снижена, что дополнительно подтвердило протеомные результаты. В соответствии с результатами экспериментов in vivo, белок BLUF, экспрессированный in vitro, также показал специфическую активность восприятия синего света.

Эти результаты всесторонне подтвердили, что белок-сенсор синего света BLUF опосредует восприятие синего света глубоководными бактериями и далее активирует путь синтеза ацетил-КоА, что значительно усиливает цикл трикарбоновых кислот (TCA) для выработки энергии и в конечном итоге способствует быстрому росту бактериальных штаммов.

«Примечательно, что гомологи BLUF широко распространены среди морских микроорганизмов из разных сред, включая холодные сипы. Это указывает на то, что распространение использования света не фототрофными бактериями, живущими в океане, широко и существенно недооценивалось», — сказал профессор Сун.

Таким образом, вклад микробно-опосредованного светового энергетического метаболизма в энергетический цикл глубоководных экосистем следует учитывать в будущих исследованиях.