Типичный стрессовый ответ водорослей влияет на продуктивность фотосинтеза

Обычно исследования сине-зеленых водорослей, или цианобактерий, проводятся в «тепличных» условиях, обеспечивающих быстрый и высокий урожай, которые мало похожи на естественную среду обитания этих бактерий. Ученые из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (PNNL), Вашингтонского университета в Сент-Луисе, Еврейского университета в Иерусалиме и Техасского технологического университета провели масштабный анализ водоросли Synechocystis 6803 в 33 различных условиях окружающей среды.

Исследователи обнаружили, что независимо от типа стресса или его продолжительности, цианобактерия немедленно активирует альтернативные пути для получения углерода и азота, необходимых для выживания. Анализ этих динамических изменений в протеоме дает представление о клеточной адаптации к изменениям среды.

Такой масштабный подход позволяет понять, как эти важные бактерии функционируют в природе. Цианобактерии ответственны почти за половину фотосинтеза, необходимого для поддержания жизни на Земле. Их изучают сотни лабораторий на протяжении десятилетий, но многие аспекты их физиологии остаются плохо понятными. Лучшее понимание цианобактерий позволит инженерам эффективнее использовать их для производства возобновляемого, углеродно-нейтрального биотоплива.

Команда выяснила, как эти ключевые бактерии используют множество белков и как реагируют на различные природные условия. В этом исследовании они применили крупномасштабные масс-спектрометры для глобального протеомного анализа — это возможно в EMSL, пользовательском научном центре Министерства энергетики США в PNNL. В результате был получен высококачественный набор данных, охватывающий 53% предсказанного протеома. Это наиболее полный на сегодняшний день функциональный и количественный анализ на основе белков для любого фотосинтезирующего организма.