Эксперты открывают ключ к фотосинтезу, открытие, которое может помочь нам удовлетворить потребности в продовольственной безопасности
Исследование, проведенное Шеффилдским университетом и опубликованное сегодня в журнале Nature, раскрывает структуру цитохрома b6f – белкового комплекса, который значительно влияет на рост растений посредством фотосинтеза.
Фотосинтез – это основа жизни на Земле, обеспечивающая пищу, кислород и энергию, которые поддерживают биосферу и человеческую цивилизацию.
Используя структурную модель высокого разрешения, команда обнаружила, что белковый комплекс обеспечивает электрическую связь между двумя световыми белками хлорофилла (фотосистемы I и II), обнаруженными в хлоропласте растительной клетки, которые преобразуют солнечный свет в химическую энергию.
Лорна Мэлоун, первый автор исследования и аспирант кафедры молекулярной биологии и биотехнологии Университета Шеффилда, сказала: «Наше исследование дает новое важное понимание того, как цитохром b6f использует электрический ток, проходящий через него, для включения» протонная батарея ‘. Эта накопленная энергия затем может быть использована для производства АТФ, энергетической валюты живых клеток.
В конечном итоге эта реакция обеспечивает растениям энергию, необходимую для превращения углекислого газа в углеводы и биомассу, которые поддерживают глобальную пищевую цепочку.»
Структурная модель высокого разрешения, определенная с помощью одночастичной криоэлектронной микроскопии, раскрывает новые детали дополнительной роли цитохрома b6f как сенсора для настройки эффективности фотосинтеза в ответ на постоянно меняющиеся условия окружающей среды.
Этот механизм реакции защищает растение от повреждений при воздействии суровых условий, таких как засуха или избыток света.
Доктор Мэтт Джонсон, читатель по биохимии в Университете Шеффилда и один из руководителей исследования, добавил: «Цитохром b6f – это бьющееся сердце фотосинтеза, которое играет решающую роль в регулировании эффективности фотосинтеза.
«Предыдущие исследования показали, что, управляя уровнями этого комплекса, мы можем выращивать более крупные и лучшие растения. С новыми идеями, которые мы получили из нашей структуры, мы можем надеяться рационально изменить фотосинтез сельскохозяйственных культур для достижения более высоких урожаев, которые нам срочно необходимы для поддержания прогнозируемой численности населения планеты в 9-10 миллиардов к 2050 году.»
Исследование проводилось в сотрудничестве с Центром структурной молекулярной биологии Astbury при Университете Лидса.
Теперь исследователи стремятся установить, как цитохром b6f контролируется множеством регуляторных белков и как эти регуляторы влияют на функцию этого комплекса.
