Регуляция светочувствительности у морских цианобактерий и горизонтальный перенос генов
Международная группа под руководством исследователей из Индианского университета раскрыла механизм регуляции системы, позволяющей широко распространённой бактерии эффективно улавливать солнечный свет для фотосинтеза.
Исследование, проведённое под руководством биолога Дэвида М. Кехоу, впервые показало, как регулируется процесс, улучшающий захват света у морских цианобактерий. Работа также даёт представление о том, как гены могут легко передаваться между клетками в морской среде посредством горизонтального переноса генов.
Объект и значение исследования
Изучалась цианобактерия Synechococcus — второй по распространённости фотосинтезирующий микроорганизм в океанах Земли. Исследователи сосредоточились на том, как Synechococcus контролирует свою способность эффективно улавливать как синий, так и зелёный свет для фотосинтеза.
Механизм «хроматической акклимации»
В морской среде синий и зелёный свет проникают на разную глубину. Около четверти изученных морских штаммов Synechococcus способны к «хроматической акклимации» — процессу оптимизации захвата синего или зелёного света в зависимости от условий освещения.
Ключевое открытие
Французские учёные обнаружили геномный остров из шести генов, наличие которого коррелирует со способностью к хроматической акклимации. Если у штамма нет этого острова, он не может осуществлять акклимацию. Приобретение острова (что произошло у четверти штаммов) даёт такую способность.
Регуляция процесса
Было установлено, что два гена на этом острове, fciA и fciB, необходимы для включения и выключения экспрессии других генов острова. Таким образом, этот геномный остров является саморегулирующимся и может настраивать свой ответ на изменение цвета окружающего света.
Значение для горизонтального переноса генов
Открытие даёт важное представление о регуляции горизонтально перенесённых генов. Геномный остров содержит как структурные гены, так и гены их регуляции, что делает его самодостаточным. Это, по мнению учёных, облегчает его распространение в окружающей среде, так как правильная регуляция процесса передаётся вместе с самой функцией.