Учёные создали пространственный атлас протеома хлоропласта — центра фотосинтеза
Фотосинтез — процесс преобразования солнечной энергии в химическую растениями и водорослями — происходит внутри клеток, в структурах под названием хлоропласты.
Для лучшего понимания их внутренней работы исследователи составили карту локализации 1034 белков внутри хлоропласта одноклеточной зелёной водоросли Chlamydomonas. Эта карта представляет собой пространственный атлас протеома хлоропласта — всех белков, которые организм может производить.
Работа опубликована в журнале Cell.
Паттерны локализации различных белков выявили новые структуры хлоропласта и показали ранее неизвестную пространственную организацию внутри него. Учёные также идентифицировали новые компоненты известных структур, таких как:
- оболочка хлоропласта,
- его ДНК-белковые комплексы,
- микрокомпартменты для хранения жиров,
- белковые тела, участвующие в захвате CO2 из атмосферы.
Новые компоненты были обнаружены путём исследования их взаимодействия с известными белками. Многие белки оказались локализованы как в хлоропласте, так и в других клеточных структурах, что указывает на новые функции и межструктурную коммуникацию.
Применив методы машинного обучения к белковому атласу, учёные сгенерировали предсказания локализации для всех белков Chlamydomonas. Это позволило предположить функции для многих неохарактеризованных белков на основе их клеточного расположения.
Этот атлас даёт исследователям представление о функциях белков и организации хлоропласта. Используя его и алгоритмы искусственного интеллекта, авторы работы также смогли предсказать локализацию для всех белков Chlamydomonas.
Инженерная модификация сельскохозяйственных культур поможет решить проблемы производства пищи, топлива и продуктов, вызванные изменением климата. Для создания более продуктивных культур учёным необходимо фундаментальное биологическое понимание фотосинтеза. Данное исследование закладывает основу для расшифровки внутренней работы хлоропласта — клеточной структуры, лежащей в основе фотосинтеза.