Структура модифицированного фотосистемы I раскрывает эволюцию фотосинтеза

Исследователи определили структуру эволюционировавшей версии фотосистемы I (PS I) — ключевого белкового комплекса, используемого растениями и цианобактериями для преобразования солнечного света в химическую энергию. Это открытие проливает свет на эволюцию и адаптацию фотосинтетических организмов и может привести к созданию высокоэффективных систем для производства возобновляемого солнечного топлива.

Исследование, опубликованное в Science Advances, возглавила K.V. Lakshmi из Центра биохимических исследований солнечной энергии им. Баруча при RPI.

• Суть открытия: Учёные изучили модифицированный вариант PS I, выделенный из цианобактерии. В то время как природная PS I использует молекулу филлохинона для переноса электронов, в эволюционировавшем варианте её заменила альтернативная молекула — DMPBQ.
• Значение замены: Эта замена демонстрирует, как организмы могут адаптировать свой фотосинтетический аппарат к изменяющимся условиям окружающей среды. Более того, она предполагает возможность «подключения» PS I к катализаторам, генерирующим водород, превращая комплекс в миниатюрную солнечную топливную фабрику.
• Метод исследования: Для получения детальной картины модифицированного комплекса использовалась криогенная электронная микроскопия с разрешением 2.0 Å.
• Перспективы: Полученные данные помогут понять эволюцию фотосинтеза в природе и создать улучшенные, «спроектированные» версии PS I для производства экологически чистого топлива.

Ключевые цитаты:

• K.V. Lakshmi: «Знания, полученные в этом прорывном исследовании, помогают нам понять адаптацию фотосинтезирующих бактерий к стрессам окружающей среды и могут помочь в разработке новых, вдохновлённых природой технологий для производства чистой энергии».
• Джон Голбек (Университет штата Пенсильвания): «Это открытие заставило нас пересмотреть то, как быстро организмы могут эволюционировать, даже в контролируемых лабораторных условиях».
• Крис Гизриель (Университет Висконсин-Мэдисон): «Понимание работы этих белков на таком тонком уровне необходимо для создания систем с более высокой эффективностью и выходом продукции».

Текущие методы производства водорода часто зависят от ископаемого топлива, но системы на основе PS I обладают потенциалом для революции в этой области, предлагая более устойчивое и эффективное решение.