Расшифрована структура светособирающего комплекса серной бактерии

Обложка издания

© FEBS Letters

Исследователи ФИЦ Биотехнологии РАН вместе с коллегами из научных учреждений России и Китая расшифровали трехмерную структуру комплекса LH2 — светособирающей антенны пурпурной серной бактерии Ectothiorhodospira haloalkaliphila с нарушенным биосинтезом окрашенных каротиноидов. Изучение таких молекулярных машин помимо фундаментальной значимости может стать основой для разработки искусственных систем сбора солнечной энергии. Исследование опубликовано в журнале FEBS Letters.

Фотосинтезирующие организмы, к которым относятся пурпурные бактерии, используют энергию света для производства органических веществ. Молекулярный мембранный комплекс для улавливания и передачи энергии у бактерий устроен проще, чем у растений, что делает эти микроорганизмы удобной моделью для структурного и функционального исследования фотосинтезирующего аппарата.

Ученые ФИЦ Биотехнологии РАН совместно с сотрудниками Института фундаментальных биологических проблем РАН, Курчатовского института, а также Шэнчжэньского института передовых технологий (SIAT) установили структуру антенны LH2, полученную из пурпурной бактерии, в которой был искусственно нарушен синтез окрашенных пигментов-каротиноидов.

«Каротиноиды играют важную роль в работе бактериальных антенных комплексов, обеспечивая целостность их структуры, поглощение энергии определенных длин волн и фотозащиту. В наших руках была уникальная бактерия Ectothiorhodospira haloalkaliphila, для которой возможно практически полностью ингибировать синтез окрашенных каротиноидов, при этом бактерия сохраняет свои антенные комплексы. Комплексы LH2, выделенные в таких условиях, обладали существенно другими спектральными характеристиками, поэтому изучение их пространственного строения представляло научный интерес», — рассказал соавтор работы Александр Ашихмин, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник и заведующий лабораторией молекулярной организации фотосинтетического аппарата Института фундаментальных проблем биологии РАН.

«Все известные структуры антенных комплексов различных пурпурных бактерий содержат окрашенные каротиноиды. Однако комплексы, в строении которых таких каротиноидов нет, еще не встречались. Ранее нам удалось получить структуру LH2-комплекса из бактерии Ectothiorhodospira haloalkaliphila при стандартных условиях роста. В новой работе мы применили этот же подход для исследования архитектуры комплекса, полученного из бактерии с подавленным синтезом окрашенных каротиноидов», — прокомментировала соавтор работы Анна Бурцева, младший научный сотрудник лаборатории Инженерной энзимологии ФИЦ Биотехнологии РАН.

В новой работе ученые исследовали комплекс, выделенный из штамма бактерии Ectothiorhodospira haloalkaliphila с нарушенным синтезом каротиноидов. К удивлению ученых, в структуре антенны обнаружилась электронная плотность, которая указывала на то, что каротиноид там все же есть. Дальнейший анализ показал, что в таких комплексах находится бесцветный каротиноид — предшественник окрашенного варианта. Полученный результат подтверждает, что эти пигменты, по видимому, являются неотъемлемым элементом комплекса LH2, необходимым для выживания бактерии.

«Неожиданным новогодним подарком для нас стало предложение редактора поместить структуру нашего LH2-комплекса на обложку очередного выпуска журнала FEBS Letters», — отметил соавтор научной статьи Константин Бойко, старший научный сотрудник лаборатории Инженерной энзимологии ФИЦ Биотехнологии РАН.

Источник: indicator.ru