Фотосинтетический механизм пурпурной серобактерии адаптирован к средам с низким содержанием кальция

Пурпурные серобактерии (PSB) в процессе фотосинтеза используют сероводород (H₂S) вместо воды, поэтому не выделяют кислород. Этот процесс управляется белковым комплексом "антенна-реакционный центр 1" (LH1-RC).

Многие PSB обитают в богатых кальцием средах (горячие источники, морская вода), где белок LH1 обычно связан с кальцием. Однако механизм фотосинтеза у модельного вида Allochromatium vinosum, способного жить в пресной (мягкой) воде с низким содержанием кальция, оставался неясным, так как кальций, предположительно, не был задействован.

С помощью криоэлектронной микроскопии ученые определили структуру LH1-RC A. vinosum с разрешением, позволяющим видеть отдельные аминокислоты. Наблюдения показали, что кальций связывается только в шести специфических сайтах субъединицы LH1.

Для сравнения, у родственной термофильной бактерии Thermochromatium tepidum кальций присоединен ко всем 16 субъединицам LH1, что указывает на зависимость связывания от аминокислотной последовательности.

Результаты свидетельствуют об эволюционной адаптации A. vinosum, позволяющей связывать следовые количества кальция в бедных им средах, что повышает термическую стабильность комплекса для фотосинтеза.

Эти выводы, опубликованные в Communications Biology, могут способствовать более эффективному использованию солнечной энергии и защите окружающей среды, демонстрируя способность некоторых видов осуществлять фотосинтез в пресной воде, детоксицируя ядовитый для многих организмов сероводород в серу.