Мембраны в тесных углах

Фотосинтез происходит в специализированных мембранных системах, состоящих из стопок дисков, соединённых нестэкированными плоскими листочками. Команда Университета Людвига-Максимилиана (LMU) в Мюнхене идентифицировала белок, который подворачивает мембрану на краю каждой стопки.

Тилакоиды зелёных растений состоят из стопок (грана) из 5–20 плоских мембранных мешочков и протяжённых плоских листов, соединяющих их. Для формирования стопок мембрана должна быть изогнута в тугой изгиб на их краях. «Происхождение стэкированной организации тилакоидов и локальных изменений кривизны мембраны до сих пор было полной загадкой», — говорит профессор биологии LMU Дарио Лейстер.

Создавая изгиб с помощью CURT1

Группа Лейстера идентифицировала новое семейство белков, члены которого спонтанно вызывают изгиб мембран. Исследователи назвали их CURT1 (от CURvature of Thylakoids). «Без белков CURT1 нет стопок», — сообщает Лейстер.

Используя модельное растение Arabidopsis, исследователи показали, что концентрация CURT1 напрямую коррелирует с количеством стопок тилакоидов в хлоропластах. CURT1 локализован в основном на краях граны, именно там, где кривизна мембраны максимальна. Кроме того, в пробирке было показано, что изолированные молекулы CURT1 спонтанно собираются в более крупные комплексы, способные изменять кривизну мембран. «Вероятно, агрегация нескольких молекул CURT1 играет важную роль в формировании стопок тилакоидов в хлоропластах», — заключает Лейстер.

В долгосрочной перспективе новые данные могут способствовать оптимизации фотосинтеза. Стеки граны в тилакоидах обогащены антенными белками, собирающими световую энергию, и реакционными центрами Фотосистемы II. Понимание функции CURT1 может позволить увеличить степень стэкинга и повысить эффективность фотосинтеза, возможно, увеличив урожайность сельскохозяйственных культур. Авторы исследования совместно с Фондом Эдмунда Маха (Тренто, Италия) и Университетом Тренто подали заявку на патентную защиту использования CURT1 в этом контексте.