Фотосинтез: Вспомогательный фактор обеспечивает эффективное производство энергии

Команда биологов LMU под руководством Тило Рюле, Беннета Райтера и профессора Дарио Лейстера выяснила ключевую роль белка CGL160 в сборке АТФ-синтаз — «молекулярных машин», преобразующих световую энергию в химическую (АТФ) в процессе фотосинтеза у растений. Результаты опубликованы в журнале The Plant Cell.

Ключевая роль CGL160 в сборке АТФ-синтазы

Исследование на модельном организме Arabidopsis thaliana показало, что белок CGL160 играет решающую роль в сборке АТФ-синтазы в тилакоидных мембранах хлоропластов.

  • Механизм действия: CGL160 заякорен в мембране, а его N-концевой домен выступает наружу, «вылавливая» растворимую часть CF1 АТФ-синтазы из стромы хлоропласта.
  • Функция: Этот домен связывает «головку» CF1 и облегчает её соединение с мембранной частью фермента, делая процесс сборки значительно более эффективным.

Эволюционные корни и адаптация

  • Эволюционное преимущество: Наличие CGL160 оказалось особенно важным в неблагоприятных условиях. Мутанты Arabidopsis, лишённые CGL160, демонстрировали нарушения в развитии хлоропластов при коротком световом дне (8 часов).
  • Гипотеза: Учёные предполагают, что взаимодействие CGL160 с CF1 — это эволюционная адаптация, позволяющая растениям лучше справляться с различными световыми условиями.
  • Происхождение: Эксперименты показали, что мембранный домен CGL160 можно заменить белком Atp1 из цианобактерий рода Synechocystis, восстановив около 80% функции. Это указывает на возможное происхождение CGL160 у наземных растений от белка-предшественника цианобактерий, которые дали начало хлоропластам.

Перспективы для регулирования фотосинтеза

Исследователи намерены идентифицировать все вспомогательные факторы, важные для сборки и функции АТФ-синтаз в растениях.

  • Потенциал для регуляции: По сравнению с фотосистемами, в сборке АТФ-синтазы задействовано меньше факторов, что делает её более удобной мишенью для регуляции фотосинтеза.
  • Будущие приложения: Эти знания могут быть использованы для модификации растений с целью оптимизации производства АТФ в условиях стресса, такого как жара или экстремальная освещённость.