Картирование редокс-переключателей в цианобактериях продвигает их использование в качестве биотоплива

Исследование, опубликованное в Molecular & Cellular Proteomics, раскрывает роль редокс-процессов (окисления и восстановления) в цианобактериях — микроорганизмах с большим потенциалом для производства энергии.

Учёные из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории и Вашингтонского университета в Сент-Луисе обнаружили более 2100 молекулярных участков внутри цианобактерии, где аминокислота цистеин активировалась или деактивировалась редокс-процессами при воздействии света или темноты. Эта работа значительно расширила известный репертуар редокс-изменений в цианобактериях.

«Несмотря на значимость цианобактерий для будущих промышленных нужд, общие знания о молекулярных сайт-специфичных редокс-изменениях всё ещё очень ограничены, особенно в условиях освещения», — отметил доктор Вэй-Цзюнь Цянь, биоаналитический химик. — «Эта работа даёт количественный и сайт-специфичный анализ всего протеома цианобактерий, предоставляя нам гораздо более ясную картину условий, необходимых для их процветания в промышленных условиях».

Цианобактерии рассматриваются как потенциальные микробные биофабрики для производства химикатов и биотоплива из солнечной энергии и CO₂. Редокс-изменения внутри организма могут влиять на эффективность этого производства. До данного исследования учёные не знали конкретных сайтов цистеина, которые действуют как переключатели, особенно при смене освещённости.

Методология:

• Цианобактерии выращивали в присутствии кислорода и постоянного света.
• Затем их подвергали одному из трёх режимов: постоянный свет, постоянная темнота, или постоянный свет с химической смесью, подавляющей фотосинтез.
• Клетки анализировали с помощью передовой масс-спектрометрии, чтобы определить, какие редокс-изменения были запущены и как.

«Информация о том, как редокс меняется со светом и где расположены эти переключатели, может служить уникальным ресурсом для понимания того, как цианобактерии можно использовать в промышленных целях», — сказал Цянь.

Учёные планируют расширить исследования на другие типы функциональных изменений в цианобактериях, что приведёт к лучшему пониманию редокс-механизмов, их влияния на функции белков и воздействия изменений окружающей среды.