Установлена пространственная
структура светособирающего
комплекса из
пурпурной
бактерии• Биология » Микробиология » Бактериология » Бактерии » Пурпурные бактерии
• Биология » Микробиология » Пурпурные бактерии с околоатомным
разрешением
Установлена пространственная структура светособирающего комплекса из пурпурной
бактерии• Биология » Микробиология » Бактериология » Бактерии » Пурпурные бактерии
• Биология » Микробиология » Пурпурные бактерии с околоатомным разрешением
26 декабря 2024
Рубрика Исследования
Источник Федеральное государственное учреждение "Федеральный исследовательский
центр "Фундаментальные основы биотехнологии• Объект организация » Организации по алфавиту » Организации на Фу » Фундаментальные основы биотехнологии (Федеральный исследовательский центр РАН)" РАН
Фотосинтез является одним из важнейших процессов биосферы, в ходе которого
происходит превращение энергии света в энергию химических связей• Химия » Химическая связь. Одной из
наиболее простых и стабильных систем для сбора и эффективной трансформации
солнечной энергии обладают фотосинтезирующие бактерии• Биология » Микробиология » Бактериология » Бактерии.
Основой их фотосинтетического аппарата являются так называемые светособирающие
комплексы LH (от английского Light-harvesting). Выяснение архитектуры этих
сложноорганизованных молекул• Химия » Химическая связь является ключом к пониманию деталей механизма
улавливания и переноса ими солнечной энергии. В статье, опубликованной в
журнале Structure , сотрудники ФИЦ Биотехнологии РАН• Объект организация » Организации по алфавиту » Организации на Фу » Фундаментальные основы биотехнологии (Федеральный исследовательский центр РАН), НИЦ «Курчатовский
институт• Объект организация » Организации по алфавиту » Организации на Ро » Курчатовский институт (НИЦ)
• Россия » Государственное устройство России » Организации России » Научные организации России » Курчатовский институт (НИЦ)
• Государство » Государственное устройство России » Организации России » Научные организации России » Курчатовский институт (НИЦ)
• Научные организации » Научные организации России » Курчатовский институт (НИЦ)» и ФИЦ «Пущинский научный центр биологических исследований РАН»
детально проанализировали установленную ими трехмерную структуру комплекса LH2
из пурпурной серной бактерии• Биология » Микробиология » Бактериология » Бактерии Ectothiorhodospira haloalkaliphila, полученную
методом криоэлектронной микроскопии с разрешением 1,7 Å — наивысшим для
объектов этого класса.
Светособирающие комплексы бактерий• Биология » Микробиология » Бактериология » Бактерии — это мембранные белки, устроенные по
модульному принципу из одинаковых субъединиц, каждая из которых в свою очередь
состоит из нескольких типов молекул• Химия » Химическая связь — двух полипептидов (α и β), а также
пигментов — бактериохлорофилла и каротиноидов. При этом в зависимости от вида
бактерий• Биология » Микробиология » Бактериология » Бактерии и условий их роста количество субъединиц, состав полипептидов и тип
каротиноидов в таких комплексах могут существенно различаться. Для серных
пурпурных бактерий• Биология » Микробиология » Бактериология » Бактерии » Пурпурные бактерии
• Биология » Микробиология » Пурпурные бактерии была известна лишь одна структура комплекса LH2 из
Marichromatium purpuratum, установленная с высоким разрешением и
представляющая собой гептамер (7 субъединиц), организованный в кольцо, каждая
субъединица которого связывает две молекулы• Химия » Химическая связь каротиноида. В работе же
российских ученых, проводимой в рамках гранта РНФ № 23-74-00062, была
реконструирована структура комплекса LH2 из другого представителя серных
бактерий• Биология » Микробиология » Бактериология » Бактерии и показано, что она существенно отличается от установленной ранее.
«Первые структуры светособирающих комплексов были получены в середине 90-х
годов прошлого века методом рентгеноструктурного анализа• Физика » Физика конденсированного состояния » Физика твёрдого тела » Кристаллография » Рентгеноструктурный анализ
• Физика » Экспериментальная физика » Рентгеноструктурный анализ. Поскольку эти
комплексы являются мембранными белками, то их кристаллизация представляет
собой весьма сложный и непрогнозируемый процесс. С развитием метода
просвечивающей криоэлектронной микроскопии, за которую в 2017 году дали
Нобелевскую премию по химии• Химия » История химии » Нобелевская премия по химии
• Научные медали и премии » Нобелевские премии » Нобелевская премия по химии, подавляющее большинство структур мембранных
белков получают этим методом, который мы также применили в своей работе. Нам
удалось установить структуру комплекса LH2 с околоатомным разрешением, что
позволило не только провести сравнительный анализ, но и однозначно определить
полипептидный состав комплекса и предположить наиболее вероятный тип
каротиноида, который он связывает» , — рассказывает первый автор научной
статьи Анна Бурцева , младший научный сотрудник лаборатории инженерной
энзимологии ФИЦ Биотехнологии РАН• Объект организация » Организации по алфавиту » Организации на Фу » Фундаментальные основы биотехнологии (Федеральный исследовательский центр РАН).
Исследователи выяснили, что бактерия• Биология » Микробиология » Бактериология » Бактерии Ect. haloalkaliphila имеет целый кластер
генов, кодирующих полипептиды, формирующие LH2, что, по-видимому, отражает
приспособляемость бактерии• Биология » Микробиология » Бактериология » Бактерии к изменяющимся окружающим условиям. Так, в
расшифрованном геноме бактерии• Биология » Микробиология » Бактериология » Бактерии было обнаружено шесть пар генов, кодирующих α-
и β-полипептиды. Благодаря высокому разрешению была установлена конкретная
пара генов, формирующих исследуемый LH2 комплекс. Кроме того, высокое
разрешение позволило определить наиболее вероятный тип каротиноида в
комплексе, что также было подтверждено альтернативными методами. Проведенный
анализ показал, что несмотря на схожий общий принцип организации комплекса,
структура LH2 из Ect. haloalkaliphila существенно отличается от ранее
известной структуры из серной бактерии• Биология » Микробиология » Бактериология » Бактерии Mch. purpuratum, в частности, тем, что
каждая его субъединица содержит по одной молекуле• Химия » Химическая связь каротиноида. Это привело, в
частности, к существенно иной — восьми-субъединичной архитектуре комплекса из
Ect. haloalkaliphila.
«Структура и взаимное расположение строительных блоков (полипептидов и
пигментов) светособирающих комплексов определяют, в частности, спектральные
свойства последних. Точное определение состава и координации составляющих
комплекс молекул• Химия » Химическая связь критично важно для детального изучения и корректного описания
процессов передачи энергии. При этом большинство установленных структур
светособирающих комплексов имеют средний уровень разрешения, препятствующий
зачастую даже правильной идентификации аминокислотной последовательности
полипептидов, что приводит к некорректному сопоставлению структур со
спектральными данными. Нам удалось получить структуру с очень высоким уровнем
детализации, что вкупе с проведенными дополнительными экспериментами сняло
вопросы относительно архитектуры и точного состава компонентов LH2 комплекса»
, — объясняет один из руководителей исследования Константин Бойко , кандидат
биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории инженерной
энзимологии ФИЦ Биотехнологии РАН• Объект организация » Организации по алфавиту » Организации на Фу » Фундаментальные основы биотехнологии (Федеральный исследовательский центр РАН).
Источник: ФИЦ Биотехнологии РАН• Объект организация » Организации по алфавиту » Организации на Фу » Фундаментальные основы биотехнологии (Федеральный исследовательский центр РАН) .
ФИЦ Биотехнологии РАН• Объект организация » Организации по алфавиту » Организации на Фу » Фундаментальные основы биотехнологии (Федеральный исследовательский центр РАН) ИНБИ РАН Курчатовский институт• Объект организация » Организации по алфавиту » Организации на Ро » Курчатовский институт (НИЦ)
• Россия » Государственное устройство России » Организации России » Научные организации России » Курчатовский институт (НИЦ)
• Государство » Государственное устройство России » Организации России » Научные организации России » Курчатовский институт (НИЦ)
• Научные организации » Научные организации России » Курчатовский институт (НИЦ) ЦБ РАН ПНЦБИ РАН РНФ
биология биотехнология фотосинтез
