Визуализация клеток может стать следующим шагом в создании искусственного фотосинтеза

Новый анализ структуры цианобактерий с помощью методов визуализации предоставил беспрецедентные данные об организации их клеток. Это может помочь в синтетическом воспроизведении фотосинтеза для применения в биотехнологиях, включая инженерию сельскохозяйственных культур и биоэнергетику.

Цианобактерии — это одноклеточные организмы, способные к фотосинтезу: они используют углерод и солнечный свет для производства кислорода и сахаров. Этот процесс происходит в специализированных структурах внутри клетки — карбоксисомах, которые собирают и организуют все необходимые для фотосинтеза молекулы.

Однако внутренняя структура и организация карбоксисом до сих пор были плохо изучены из-за их чрезвычайно малого размера.

В новом исследовании, опубликованном в журнале Structure, аспирант King's College London Саша Эванс из лаборатории Бержерона проанализировала структуру карбоксисом с помощью электронных микроскопов. Тысячи изображений были получены на национальной электронно-микроскопической установке eBIC в Оксфорде. Данные были обработаны и проанализированы Сашей Эванс во время пандемии, когда её лабораторная работа была приостановлена.

Результаты предоставили беспрецедентный уровень детализации внутренней структуры карбоксисом. Это позволило авторам предложить модели, описывающие расположение ферментов и структуру оболочки карбоксисом. Исследование также дало новые подсказки о том, как эти структуры формируются внутри клеток.

Полученные знания имеют ключевое значение для разработки синтетических карбоксисом, способных воспроизводить процесс фотосинтеза. Создание и адаптация карбоксисом в промышленных масштабах представляет значительный интерес для биотехнологий с потенциальным применением в:

• инженерии сельскохозяйственных культур,
• производстве биоэнергии,
• метаболическом инжиниринге,
• разработке терапевтических средств.

Профессор Жюльен Бержерон планирует использовать более совершенные камеры, способные собирать миллионы изображений на образец, что позволит получить ещё более детальную структурную информацию и изучить динамические свойства карбоксисом.