Между красным и синим светом: учёные открыли новую функцию молекулярных световых переключателей
Диатомовые водоросли играют важную роль в качестве воды и глобальном климате. Они производят около четверти кислорода в атмосфере Земли и осуществляют примерно четверть глобальной ассимиляции CO2, то есть преобразуют углекислый газ в органические вещества. Их световые рецепторы — ключевой фактор в этом процессе. Исследователи из Лейпцигского университета и Центра экологических исследований имени Гельмгольца обнаружили, что фоторецепторы, чувствительные к синему и красному свету, контролируют поток углерода у этих водорослей. Результаты недавно опубликованы в известном онлайн-журнале PLOS ONE.
«Диатомеи демонстрируют особый способ реакции на свет и адаптации своего метаболизма к меняющимся световым условиям в воде», — говорит профессор д-р Кристиан Вильгельм, глава отдела физиологии растений Лейпцигского университета. «Впервые мы смогли показать, что световые рецепторы, измеряющие интенсивность синего или красного света, не только изменяют генетическую транскрипцию, но и напрямую контролируют активность ферментов в метаболизме».
Быстрая смена света с синего на красный и наоборот не влияет на продуктивность фотосинтеза, но метаболизм кардинально перестраивается в течение 15 минут. «Таким образом, клетки, выращенные в красном свете, которые продолжают культивироваться в синей световой среде, всё ещё могут осуществлять фотосинтез, но больше не могут расти».
Эти «световые переключатели» можно использовать для контроля потока углерода в клетках. Доказательство этому было получено с использованием метаболомной платформы MetaPro, созданной в Центре экологических исследований имени Гельмгольца. «Это открывает новые пути для биотехнологического контроля клеток», — поясняет Кристиан Вильгельм.
«Эта работа — очередное доказательство ценности интенсивного сотрудничества между внеуниверситетскими и университетскими учреждениями, особенно с факультетом бионаук, фармации и психологии», — отмечает профессор Мартин фон Берген, представитель отдела метаболомики UFZ и один из соавторов.
Специалисты по водорослям из Лейпцигского университета уже привлекали внимание два года назад другой публикацией: вместе с учёными из Карлсруэ и Бремена они доказали, что солнечный свет можно с высокой эффективностью преобразовывать в чистый природный газ с помощью микроорганизмов, обращая метаболизм зелёных водорослей.