Вчені «розібрали» CEF - ключовий суперкомплекс для прориву в біотехнології
Міжнародна команда вчених очистила і візуалізувати ключовий суперкомплекс, який бере участь в процесі фотосинтезу всіх рослин. Це відкриття - ще один крок до біотехнологій нового покоління, повідомляє Phys.org.
«До 2050 року нам знадобиться на 50% більше палива, на 70% більше їжі і на 50% більше питної води. Технології фототрофних мікроводоростей здатні зіграти важливу роль в забезпеченні цих потреб», - каже професор Бен Хенкамер з австралійського Університету Квінсленда. - "Розуміння на молекулярному рівні механізмів поглинання і збереження сонячної енергії значно прискорить розробку біотехнологій сонячних батарей на основі мікроводоростей".
За три мільярди років рослини, водорості і синьо-зелені бактерії розвинули досить складний наномеханізм, що дозволяє їм використовувати фотосинтез для перетворення сонячної енергії в хімічну, яка приймає форму молекул АТФ і НАДФ, життєво необхідних для цілого ряду клітинних процесів.
"АТФ і НАДФФ дозволяють фотосинтетичним організмам рости, і, коли вони ростуть, вони виробляють атмосферний кисень, а також продукти та паливо, які підтримують життя на Землі", - каже Гіпплер, професор з Інституту біотехнологій рослин WWU.
Фотосинтез може протікати в двох режимах з точки зору шляхів транспорту електронів в електронно-транспортного ланцюга фотосинтезу: лінійному (LEF) і циклічному (CEF). Для того щоб ефективно існувати при мінливих умовах освітлення, фототрофні організми повинні врівноважувати світло, яке вони вбирають, з енергією АТФ і НАДФ, тому їм доводиться постійно перемикатися між двома режимами.
"Важливу роль в цьому процесі відіграє великий макромолекулярний суперкомплекс циклічного потоку електронів. Однак, через динамічну природу очистити і ретельно його вивчити було важко", - пояснює професор Хенкамер.
Для цього вченим довелося застосувати складні методи очищення і характеризації суперкомплексу від мікроводоростей, а потім проаналізувати його структуру за допомогою електронної мікроскопії. Структурний аналіз показав, як світлозбираючі комплекси, фотосистема I і компоненти цитохром-b6f-комплексу збираються в суперкомплекс CEF і як їх структура дозволяє їм виконувати різні функції з адаптації організму до освітлення та енергетичних потреб.
Інформація дозволила вченим запропонувати нову гіпотезу роботи суперкомплексу CEF.
"Суперкомплекс CEF є чудовим прикладом еволюційно висококонсервативної структури", - каже професор Гіпплер, пояснюючи, що він, по всій видимості, зберігається в багатьох рослинах та водоростях і, ймовірно, не змінивався значно протягом мільйонів років.
Надалі ці досягнення допоможуть створити нове покоління біотехнологій для виробництва енергії, їжі і питної води, а також очищення атмосфери від вуглекислого газу.
"Робота є центральною у зусиллях Центру сонячної біотехнології для розробки сонячних біотехнологій та галузей наступного покоління", - пояснює проф. Ханкамер.
Також читайте: