Как растения связывают свой зелёный пигмент хлорофилл
Хлорофилл — это пигмент, используемый всеми растениями для фотосинтеза. Существуют две его версии: хлорофилл a и хлорофилл b. Они структурно очень похожи, но имеют разный цвет — сине-зелёный и желтовато-зелёный соответственно. Оба пигмента выполняют разные функции в процессе фотосинтеза и поэтому очень избирательно связываются белками фотосинтетического аппарата растений. Однако до сих пор было неизвестно, как эти растительные белки распознают два типа хлорофилла и селективно связывают их.
Исследователи из Университета имени Иоганна Гутенберга в Майнце (JGU) вместе с двумя японскими коллегами частично разгадали эту загадку. Команда профессора Харальда Паульсена с биологического факультета JGU использовала в качестве модельного белка так называемый водорастворимый хлорофилл-связывающий белок цветной капусты и ярутки полевой. Этот белок имеет только один сайт связывания хлорофилла на молекулу и способен связывать обе версии пигмента.
При варьировании аминокислот вблизи сайта связывания хлорофилла предпочтение белка к одной или другой версии менялось. В одном случае замена одной-единственной аминокислоты изменила относительную силу связывания в 40 раз.
«Это не объясняет всё о специфичности связывания Chl a/b в фотосинтетическом аппарате, — сказал Паульсен, — но наши результаты дают полезные гипотезы, которые теперь можно проверить на фотосинтетических белках. В долгосрочной перспективе это может помочь улучшить сбор света в новых фотоэлектрических устройствах или в искусственном фотосинтезе».
Одним из ведущих авторов публикации в Nature Plants является доктор Алессандро Агостини. Он получил докторскую степень за диссертацию по водорастворимому хлорофилл-связывающему белку совместно в Университете Майнца (группа Паульсена) и Университете Падуи в Италии (группа профессора Донателлы Карбонеры).
«Это прекрасный пример успешного международного сотрудничества, — добавил Паульсен, — не только в плане исследований, но и в совместном руководстве аспирантом».
Работа финансировалась Немецким научно-исследовательским обществом (DFG).