Учёные продвинулись в понимании ключевого белка фотосинтеза

Исследователи из Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли (Berkeley Lab) Министерства энергетики США сделали открытие, которое может пролить свет на то, как растения эволюционировали для перехода из океана на сушу.

Команда под руководством Масакадзу Иваи и Кришны Ниоги изучила фотосистему I — комплекс белков, известный как «электронный хаб» за свою роль в переносе электронов при фотосинтезе. Используя криоэлектронную микроскопию (cryo-EM), обеспечивающую беспрецедентное разрешение, они обнаружили, что структура этого белка у мха Physcomitrella patens отличается от таковой у других растений, таких как водоросли и трава.

Их статья «Уникальная супрамолекулярная организация фотосистемы I у мха Physcomitrella patens» была опубликована в журнале Nature Plants.

Ключевые выводы:

  • Мхи эволюционировали после водорослей, но до сосудистых наземных растений (папоротников, деревьев), что делает их важной моделью для изучения эволюции фотосинтеза.
  • Исследование может помочь понять растительную наземную колонизацию (terrestrialization) — как растения приспособились жить на суше в отсутствие водной среды.
  • Улучшенное понимание природного фотосинтеза, ответственного почти за всю первичную продукцию биомассы на планете, может помочь в разработке искусственного фотосинтеза для производства топлива из солнечного света, воды и CO2.

Методология:

Учёные сравнили структуру фотосистемы I у мха со структурой у небольшого цветкового растения Arabidopsis thaliana и зелёной водоросли Chlamydomonas reinhardtii. Они сосредоточились на светособирающем суперкомплексе, состоящем из фотосистемы I и её светособирающих белков.

Цитаты исследователей:

  • Масакадзу Иваи: «О фотосинтезе ещё много неизвестного. Это исследование может помочь нам понять наземную колонизацию растений».
  • Кришна Ниоги: «Свет поглощается и передаётся в реакционные центры фотосистем с почти идеальной эффективностью... Работа имеет значение для эволюции фотосинтеза у растений, потому что изученный нами организм — мох Physcomitrella — представляет одну из самых ранних линий наземных растений».