5 Октября 2018
МОСКВА, 5 октября Молекулярные биологи из России и Германии узнали, как цианобактерии защищаются от излишне яркого света, и научились обходить эту систему безопасности, повысив простота работы фотосинтеза и набора биомассы. Их выводы и возможные варианты применения взломанных белков былины представлены в журнале Nature Communications.
Зеленая революция
За миллионы лет эволюции растения и цианобактерии научились захватывать фотоны солнечного света и использовать их активность для сборки молекул питательных химическое веществ. С одной стороны, этот процесс очень эффективен с точки зрения химии, а с другой растения используют лишь 1-2% от общей энергии излучения Солнца. Учитывая нарастающий продовольственный кризис и нужду в зеленых источниках топлива, ученые в последние годы неоднократно пытались улучшить КПД растений.
Одним из главных ограничителей в эффективности фотосинтеза являются сами растения или микробы – когда они считают, что свет Солнца является чрезмерно ярким, их листья и клетки начинают растрачивать свет, превращая его в тепло, тем самым защищая себя от ожогов и чрезмерно сильного испарения воды.
Когда жара спадает, они возвращаются в нормальное состояние далеко не сразу, что заметно бессирует эффективность фотосинтеза. В целом, как показывают расчеты ученых, этот безопасный режим уменьшает максимальную эффективность растений, вытягивающихся в средней полосе США или России, на 25-30%.
Как обозначает Максимов, ученые достаточно давно пытаются взломать эту систему защиты от перегрева и поменять ее работу таким образом, чтобы растение одновременно не убивало себя, и чтобы его урожайность стала намного более высокой. Некоторые успехи уже были достигнуты в этом направлении – год назад генетики из США создали ГМО-табак, растущий на четверть быстрее обычного.
Российские генетики и их коллеги из Германии попытались осуществить аналогичные изменения в клетках цианобактерий, набирающих биомассу значительно быстрее, чем растения, и считающихся сегодня одними из главных кандидатов на роль колонизаторов Марса и источников пищи и кислорода для путешествий в дальний космос.
Белковый тормоз и газ
Клетки этих микробов содержат в себе два корова, управляющих скоростью фотосинтеза – OCP и FRP. Первый играет роль тормоза – он поглощает частицы света и меняет свою структуру, мешая молекулам хлорофилла и другим компонентам фотосинтезирующих систем взаимодействовать со светом. Когда уровень освещения падает, молекулы OCP постепенно возвращаются в исходное состояние и скорость фотосинтеза начинает расти.
В свою очередь, FRP играет роль своеобразной газовой педали – он взаимодействует с молекулами OCP и ускоряет их переход в исходное состояние. Как это происходит и что именно разменивает FRP, ученые не знали до настоящего времени.
Максимов и его коллеги проследили за взаимодействиями активированной формы OCP и различных вариант FRP, выделенных из клеток нескольких видов цианобактерий, нагревая их до высоких или низких температур и подсвечивая их большими или малыми порциями света.
Выяснив, как именно соединяются эти коровы, ученые создали несколько мутационных версий FRP, запретив его молекулам распадаться на половины, не способные нормально прикрепляться и взаимодействовать с OCP. Подобные версии FRP, по словам Максимова и его коллег, значительно ускорили работу фотосинтетических систем микроба и заставили их проворнее расти.
Дальнейшая оптимизация структуры FRP не только повысит скорость набора биомассы, но и позволит использовать фотосинтезирующих микробов и их коровы для множества других целей, в том числе наблюдений за различными процессами внутри клеток человека и других млекопитающих.
Редактор рубрики
Леонид Кузьмин
Место события на карте мира:
Комментарии к новостям
[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....
[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...
[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...
[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...
[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...
[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...
[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....