Кальредоксин: новый белок для эффективного фотосинтеза

Международная группа учёных сообщила о структуре и функции нового белка — Кальредоксина. Этот белок связывает кальций и, в зависимости от этого связывания, катализирует редокс-реакции, в частности, способствуя детоксикации вредных активных форм кислорода (АФК). Исследователи изучают, как этот белок функционирует на стыке кальций- и редокс-зависимых реакций, чтобы способствовать эффективному кислородному фотосинтезу.

Кислородный фотосинтез, преобразующий солнечную энергию в химическую, поддерживает большую часть жизни на Земле. Чтобы справляться с меняющейся интенсивностью света, фотосинтезирующие организмы выработали стратегии акклимации для оптимизации работы и снижения окислительного стресса. Вредные АФК особенно активно образуются при флуктуирующем и ярком свете.

В журнале Nature Communications команда под руководством профессора Михаэля Хипплера (Мюнстерский университет, Германия) и профессора Гэндзи Курису (Университет Осаки, Япония) представила данные о новом белке «Кальредоксин».

• Функция: Кальредоксин был обнаружен в хлоропласте зелёной водоросли Chlamydomonas reinhardtii. Он связывает ионы кальция (Ca²⁺), который является ключевым элементом в кислородном фотосинтезе и регуляции стресса от яркого света. В зависимости от связывания кальция белок катализирует редокс-реакции, играющие решающую роль в детоксикации АФК, опосредованной, например, пероксиредоксином.
• Структура: Методом рентгеноструктурного анализа была определена структура Кальредоксина со связанными ионами кальция с разрешением 1.6 Å. Архитектура белка подходит для внутримолекулярной передачи сигналов кальция и редокс-сигналов, а также для межмолекулярного взаимодействия с пероксиредоксином.

Таким образом, Кальредоксин функционирует на пересечении кальций- и редокс-зависимых реакций, способствуя эффективному кислородному фотосинтезу.

Ограничение продуктивности сельскохозяйственных культур — серьёзная проблема. Одно из возможных решений — повышение эффективности фотосинтеза. Фундаментальное ограничение заключается в том, что в условиях яркого солнечного света организмы поглощают больше света, чем могут эффективно использовать. Хотя данное исследование является фундаментальным, оно может помочь в решении сельскохозяйственного кризиса путём перепроектирования фотосинтеза.