Похожие статьи
Ученые из Столичного университета Осака используют криогенную электронную микроскопию для изучения того, как морская зеленая макроводоросль Codium fragile осуществляет фотосинтез.
Растения, живущие на суше, такие как шпинат, растут, используя солнечный свет для фотосинтеза. Как же тогда фотосинтезируют водоросли в морских глубинах, в среде, где на них попадает лишь небольшое количество света?
Наземные растения в основном поглощают красный и синий свет от солнца и используют его для фотосинтеза. Однако на дно океана попадает лишь слабый сине-зеленый свет. Поэтому макроводоросли, растущие в океане, разработали белок, называемый фотосинтетической антенной, который эффективно использует этот сине-зеленый свет.
Фотосинтетическая антенна морских макроводорослей очень похожа на антенну наземных растений, но отличается структурой пигментов, связанных с ней. Наземные растения имеют два типа пигментов, связанных с их фотосинтетическими антеннами, а именно каротиноиды и хлорофиллы. В морской зеленой макроводоросли Codium fragile основные каротиноиды заменены сифонаксантином, а некоторые молекулы хлорофилла a заменены молекулами хлорофилла B. Известно, что сифонаксантин и хлорофилл a способствуют увеличению поглощения зеленого и сине-зеленого света, соответственно, но механизм еще не до конца понятен.
В ответ на этот пробел исследовательская группа под руководством доцента Рицуко Фудзи из Исследовательского центра искусственного фотосинтеза (ReCAP) при Осакском столичном университете и аспиранта Соичиро Секи из Высшей школы естественных наук Осакского городского университета использовала криогенную электронную микроскопию для изучения структуры и среды связывания пигментов, связанных с фотосинтетической антенной C. fragile. Полученные результаты проливают свет на молекулярный механизм, с помощью которого сине-зеленый свет, единственный доступный в глубоководной морской воде, эффективно используется для фотосинтеза. Результаты работы были опубликованы в журнале BBA Advances.
Анализ криогенной электронной микроскопии высокого разрешения показал, что сифонаксантин в C. fragile сильно деформирован и образует водородные связи с окружающим белком в двух местах. Эта структурная особенность считается ключевым фактором в способности сифонаксантина поглощать зеленый свет.
Кроме того, исследователи успешно обнаружили разницу между хлорофиллом a и хлорофиллом c, а также выяснили несколько мест замещения в молекуле хлорофилла. Когда происходит замена, соседний участок кластера хлорофилла b становится шире, что позволяет лучше поглощать сине-зеленый свет. Другими словами, команда смогла получить информацию о координатах пигмента, способствуя лучшему пониманию механизма более эффективного фотосинтеза.
«Я думаю, что повышение эффективности фотосинтеза простым изменением структуры пигмента было бы экономически эффективной стратегией, — пояснил профессор Фуджи. — Изучение подобных стратегий выживания организмов привело бы к более эффективному использованию солнечного света и разработке возобновляемых источников энергии для людей.»
Эксклюзивный перевод*
Фото: РИЦУКО ФУДЖИ, СТОЛИЧНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ОСАКИ
О светлом будущем заботятся политики, о светлом прошлом – историки, о светлом настоящем – журналисты.
