Российские биохимики раскрыли секреты строения древних цианобактерий
Примерно три с половиной миллиарда лет назад возникли цианобактерии — бактерии, освоившие процесс фотосинтеза, сопровождаемый выделением кислорода. Согласно общепризнанному мнению, именно они стали создателями нынешней кислородной атмосферы Земли. Эти микроорганизмы обладают особыми светоулавливающими структурами — фикобилисомами, состоящими из белков. Они эффективно собирают световую энергию и передают ее молекулам хлорофилла, участвующим в фотосинтезе. Благодаря этому механизму цианобактериям удалось заселить экологические зоны, где доступ к свету ограничен.
Особое внимание ученых ФИЦ Биотехнологии РАН и их коллег привлекли уникальные по структуре фикобилисомы древних цианобактерий вида Gloeobacter violaceus. Хотя они были открыты около 40 лет назад, определить точную структуру этих образований долгое время не удавалось, говорится на сайте Десятилетия науки и технологий в России.
«Фикобилисомы из G. violaceus имеют линейные размеры более 45×55 нанометров, то есть вдвое больше человеческой рибосомы. На решение задачи по определению структуры такого комплекса потребовались месяцы кропотливой работы, головоломок и вычислений. Фикобилисома имеет сложную архитектуру, уникальность которой обеспечивается так называемыми линкерными белками, структуру которых нам удалось определить впервые. Многообразие белков и сложность их организации в фикобилисоме поражают воображение. Эта невероятная красота и гений природы не перестают удивлять», — комментирует Анна Бурцева, младший научный сотрудник лаборатории инженерной энзимологии ФИЦ Биотехнологии РАН.
Белковые светоулавливающие антенны цианобактерий отличаются особым способом перемещения световой энергии внутри клетки. Ученые провели детальное исследование механизма передачи поглощенной энергии света в фикобилисомах G. violaceus, подробно охарактеризовав весь путь движения энергии. Помимо этого, ими было установлено, каким образом фикобилисомы регулируют перенос энергии благодаря специфическому взаимодействию пары фоточувствительных белков, связывающих каротиноиды.
Таким образом, проведенное учеными комплексное исследование дало возможность впервые построить трехмерную структуру сложной светоулавливающей системы древнейших цианобактерий, детально изучить устройство новых типов фикобилисом и механизм их регуляции. Полученные знания о структуре гигантского светового коллектора обогащают понимание процесса эволюции фотосинтетической аппаратуры и открывают перспективы для разработки бионических солнечных элементов.
Ранее Xiaomi представила смертоносный для бактерий ящик. Подробнее о нем рассказали в другом материале Hi-Tech Mail.
