Биологи выявили светозависимый механизм у цианобактерий, помогающий оптимизировать фотосинтез

Биологи из Университета Индианы раскрыли, как работает система контроля производства важных светособирающих антенн, питающих фотосинтез у цианобактерий. Эти микроорганизмы являются предшественниками всех наземных растений и ответственны почти за половину текущего производства кислорода на Земле.

Полное понимание механизма, названного «светозависимая аттенюация транскрипции», может привести к увеличению урожайности сельскохозяйственных культур, повышению осуществимости био-солнечной энергетики и углублению знаний о глобально важном биологическом процессе, снабжающем энергией почти всю жизнь на Земле.

Ключевые открытия:

• Механизм аттенюации транскрипции был впервые обнаружен 40 лет назад, но до сих пор не был известен как система контроля у цианобактерий.
• Впервые показано, что этот механизм регулируется светом. Это расширяет понимание регуляции фотосинтеза и указывает, что свет может влиять на активность клетки через аттенюацию транскрипции.
• Аттенюация — это стратегия регуляции на уровне РНК, используемая бактериями для преждевременного прекращения транскрипции в ответ на изменение условий.
• Светособирающие антенны улавливают энергию солнца для фотосинтеза. Клетки могут менять их размер, форму и состав, чтобы оптимизировать захват света при изменении среды.

Исследование и объект:

Работа опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences. Исследование проводилось на цианобактерии Fremyella diplosiphon, которая обладает сложным геномом (~10 млн пар оснований и >10 000 генов).

Научный контекст:

Цианобактерии имеют сенсорную систему, реагирующую на цвет света (красный и зелёный), что позволяет менять пигментацию для оптимизации фотосинтеза. Ранее был хорошо изучен сенсорный путь для красного света, но оставался неясен путь Cgi, контролирующий производство зелёных светопоглощающих пигментов — фикоэритринов (PE).

Суть открытия:

Группа Дэвида М. Кехоу впервые описала, как путь Cgi регулирует синтез PE через новый тип пути передачи сигнала. Регуляция осуществляется за счёт светозависимой аттенюации транскрипции определённого кластера генов — оперона cpeC.